Красильное производство

Красильное производство. 

Характерной особенностью красильного производства является быстрое его развитие и разработка методики практикуемых приемов работы, что, конечно, находится в прямой зависимости от того, что за последние 15—20 лет пигментными фабриками выпущен был в продажу целый ряд новых красителей, быстро получивших практическое значение и отличающихся весьма большой прочностью по отношению к свету и мылу. Примерами могут служить искусственное синее индиго, красное или тио-индиго, различного рода производные индиго—индигоиды: гелиндоновые краски и др., производные антракинона: индантрены, унбаноны, альголевые краски, различного рода серные красители: тиогеновые, криогеновые, катигеновые, тионовые и другие красители, парамин, фускамин и др.

Так как и раньше число красителей было очень значительно, то не удивительно, что методика крашения представляется чрезвычайно разнообразной, и в этом смысле красильное производство резко отличается от других химических производств: сахарного, нефтяного, содового, стеклянного и др.

Поэтому совершенно понятно, что на нескольких страницах можно дать только самый элементарный очерк этого большого и сложного производства.

В красильном производстве рассматриваются приемы окрашивания в те или другие цвета изделий (пряжи и тканей) из различных естественных волокнистых веществ: хлопка, льна, джута, шерсти и шелка, а в последнее время также и искусственных волокнистых веществ.

Для окрашивания употребляется целый ряд как естественных, так и искусственных красящих веществ, причем теперь преимущественное значение получили искуственные.

В зависимости от различия в химическом составе различных волокнистых веществ (растительные волокна в главной массе состоят из клетчатки, а животные: шерсть и шелк — из сложных азотистых веществ), конечно, приемы окрашивания тех и других весьма существенно различаются между собой.

Так как волокнистые вещества сами по себе содержат значительное количество посторонних веществ, а при переработке их на пряжу и ткани они еще более загрязняются, то понятно, что первой очень важной подготовительной к крашению операцией является возможно совершенная их очистка, что достигается белением их (см. отбеливание).

Приемы беления, в зависимости от их различного химического состава, конечно, совершенно различны, и, тогда как беление растительных волокон производится при помощи белильной извести и других окислителей, беление животных волокон — при помощи сернистой кислоты. Наряду с белением, а иногда и совместно с ним, применяется для изделий из хлопка своеобразная обработка — «мерсеризация», имеющая целью улучшить внешний вид волокна, придать ему шелковистый блеск и, вместе с тем, увеличить также его способность к окрашиванию. Мерсеризация состоит в обработке тканей или пряжи крепким раствором едкого натра на холоде, при натяжении или под давлением и затем в тщательной промывке их водой и кислотой. Большинство пигментов много лучше окрашивает волокна после такой предварительной подготовки, сама ткань приобретает шелкоподобный вид, и потому теперь мерсеризация применяется очень часто.

Красильное производство вообще распадается на следующие четыре отдела, которые иногда практикуются как самостоятельные отрасли: беление, крашение в гладкие цвета, узорчатое крашение или ситцепечатание и аппретура (см.).

Все красящие вещества, применяемые для окрашивания тканей, могут быть разбиты на две больших группы и представляют по терминологии Банкрофта или субстантивные краски, окрашивающие волокна без содействия какой бы то ни было протравы, и адъективные, или такие, которые могут быть закреплены на волокнах только при помощи какого-нибудь посредствующего вещества, протравы или мордана. Такого рода посредствующими веществами, способствующими закреплению красок на волокне, являются как органические, так и минеральные вещества. Из первых наибольшее значение имеют: таннин и ализариновое масло, которое приготовляется воздействием на касторовое масло сперва крепкой серной кислоты на холоде в количестве до 30%, затем промывкой водой и нейтрализацией осульфированной массы аммиаком. Минеральными протравами служат по преимуществу различные металлические окислы: гидраты глинозема, окиси железа, олова, хрома и др., причем на волокно ткани они наносятся в виде сернокислых, солянокислых или уксуснокислых солей, а затем поглощенные волокном соли разлагаются пропуском через растворы едких или углекислых щелочей, обусловливающих выделение на волокно окислов. Понятно, что приемы крашения адъективными пигментами требуют больше времени, больше хлопот, большего расхода материалов и, в зависимости от этого, далеко уже не имеют теперь того значения, какое имели еще сравнительно недавно.

Из субстантивных пигментов наибольшее значение в красильной практике имеют: индиго и его производные, черный анилин, серные красители в азокраски. Из адъективных, закрепляемых при содействии протрав: кашу, кампеш, ализарин и анилиновые краски.

Индиго в огромных количествах приготовляется искусственно; естественное - представляет сгущенный перебродивший сок разводимых в тропическом климате растений — индигоносок. Непосредственно индиго в воде нерастворимо, но после воздействия на него водорода в момент выделения, в присутствии свободной едкой щелочи оно переходит в раствор и дает, как это называется на языке красильщиков, куб. Самое окрашивание в синий кубовый цвет или «кубление» достигается повторным погружением в щелочной раствор восстановленного белого индиго и последующим окислением, при вывешивании на воздух пропитанной белым индиго ткани, за счет кислорода воздуха. Куба бывают или горячие, или холодные; в первых восстановление индиго происходит за счет водорода, выделяющегося при брожении, для чего куб приготовляется из смеси индиго, щелочи и настоев различных легко ферментирующих органических веществ. В холодных кубах восстановление происходит за счет водорода, выделяющегося при различных химических реакциях. Ввиду выдающейся прочности цвета кубовых тканей, этот прием окрашивания пользуется большим распространением и практикуется очень часто, как совершенно самостоятельная отрасль производства, на отдельных кубовых фабриках. Наряду с индиго огромное практическое значение получили различного рода производные и аналоги индиго — «индигоиды»: тио — или красное индиго, индиготреповые красители и др. Подобно обыкновенному индиго окрашивание ведется кубованием, причем восстановление красителей производится при помощи щелочного раствора гидросульфита. Черный анилин представляет второй пример субстантивного окрашивания. Тогда как индиго — краска, уже давно известная человечеству (ввоз индиго в Европу после открытия Америки послужил основанием к значительным беспорядкам, так называемым индиговым бунтам), черный анилин представляет сравнительно новую краску и получил очень широкое распространение за сравнительно короткий период времени в 50—55 лет. Черный анилин, кроме того, не представляет готовой краски, а образуется непосредственно на волокне из анилинового масла, в главной массе представляющего смесь амидобензола и амидитолуолов, окислением его за счет каких-нибудь окислителей или хромпика, или азотнокислого железа, или бертолетовой соли и желтой синельной соли. По своему химическому составу черный анилин представляет обезводороженное анилиновое масло; он отличается выдающейся прочностью по отношению к мылу, свету, кислотам и щелочам; даже такие энергично действующие вещества, как белильная известь или серная кислота не разрушают его. Окрашивание тканей в черно-анилиновый цвет производится выхаживанием их в ванне, содержащей анилиновую соль, хромпик, соляную или серную кислоту, при медленном и непрерывном повышении температуры до 50°С. Единственным недостатком черного анилина, впрочем обнаруживающимся только при неправильной работе, является тот факт, что ткань пачкает, со временем иногда зеленеет, а иногда также и ослабляется. Черный анилин применяется, главным образом, для окрашивания хлопчатобумажных изделий. Из всех субстантивных красок, однако, не подлежит сомнению, наибольшее значение имеет группа сравнительно недавно открытых азокрасок  (см.), находящих применение для окрашивания как хлопка, так и шерсти и шелка. Эти краски были открыты всего лет 20 тому назад химиком пивоваренного завода около Лондона Петером Грисом и за этот краткий период времени получили такое значение, что, с одной стороны, представляются наиболее распространенными, а с другой — представляют, пожалуй, наиболее значительную, по количеству входящих в нее отдельных индивидов, группу красок (см. азокраски). Вместе с тем азокраски выгодно отличаются тем, что окрашивание ими производится очень легко в водном растворе, содержащем или мыло, или какую-нибудь нейтральную соль, например: глауберовую, поваренную, фосфорно-натровую и т. п. Смешением отдельных красок получаются различного рода неопределенные, модные оттенки цвета. Вместе с тем, азокраски дают окрашивание очень яркое, хотя в большинстве случаев и не достаточно прочное по отношению к свету. Однако, выцветшая на солнце краска при мытье мылом иногда способна регенерировать свой первоначальный цвет (например, конго).

Большим распространением пользуется прием образования азокрасок на ткани непосредственно из бесцветных веществ, входящих в состав их. Для этой цели ткань плюсуется или пропитывается щелочным раствором бетанафтола, затем высушивается и в высушенном состоянии пропускается через раствор диазосоединения. Для получения красного цвета приготовляют раствор хлористоводородного или сернокислого диазопаранитроанилина, для каковой цели к охлажденной смеси хлористоводородного или сернокислого паранитроанилина и азотисто-натровой соли прибавляется соляная кислота, в количестве, достаточном для разложения нитрита. Красная «азо» из паранитроанилина и бетанафтола пользуется теперь большим спросом, и это окрашивание имеет большое практическое значение. Главным достоинством тоже очень многочисленной группы серных красителей является их прочность по отношению к мылу, свету и кислотам. Почти все серные красители нерастворимы в воде, но легко растворяются в сернистых щелочах; ввиду этого нельзя употреблять медных красильных барок. В больших количествах расходуются для окрашивания в черный, коричневый, темно-синий, темно-зеленый и желтый цвета. Рассмотренные краски: индиго, черный анилин и азокраски представляют типические примеры субстантивного окрашивания. Наряду с ними все-таки в значительных количествах в практике употребляются и адъективные краски, из которых некоторые, как, например, ализарин, отличаются выдающеюся прочностью и красотой оттенка цвета. Из естественных красок этой группы до сих пор имеют практическое значение две краски: кашу и кампеш. Кашу представляет сгущенный сок тропических акаций и употребляется для воспроизведения различных коричневых, так называемых «кашовых», оттенков цвета. Окрашивание кашу производится последовательным пропитыванием окрашиваемой ткани растворами сперва кашу, а затем какой-нибудь минеральной протравы, по преимуществу, железной или хромовой. Беря совместно несколько протрав, получают самые разнообразные оттенки коричневого цвета (песочного, оливкового, шоколадного и т. п.)

Кампеш или синий сандал представляет древесину дерева Haematoxylon campechianum и как самый кампеш, так и приготовленные из него экстракты находят применение как при гладком крашении, так и в ситцепечатании. При помощи кампеша воспроизводятся или черные, или серые (т. н. дикие) цвета, причем протравой служит окись железа. В особенности много кампеша идет для окрашивания шелковых тканей в черный цвет с большим привесом (до 400% от веса шелка); при этом, кроме кампеша и железной протравы, для окрашивания шелка употребляется мыло, желтая синильная соль и другие вещества. Кампеша много расходуется также и для окрашивания шерсти; в атом случае протравой служат хромовые соли. Кроме черного цвета, кампеш, в особенности в смеси с другими экстрактами и при употреблении нескольких минеральных протрав, дает самые разнообразные оттенки темных цветов.

Из искусственных протравных красителей наибольшее практическое значение имеют ализариновые, обладающие кислотным характером и анилиновые — щелочного характера.

Ализарин в истории крашения занимает совершенно особое место (см. ализарин). Пунцовое крашение или крашение ализарином, подобно кубовому крашению, практикуется, как самостоятельная отрасль производства, на очень многих фабриках. Это окрашивание по значительному числу операций и по количеству употребляемых при крашении веществ представляется одним из наиболее сложных, если только не самым сложным; вместе с тем, и получающийся цвет выгодно отличается яркостью и красотой оттенка. При крашении ализарином употребляются две органические протравы и несколько минеральных; органическими протравами служат: ализариновое масло в таннин, а минеральными: глинозем, окись олова и невесть. Таким образом, пунцовый лак или красное соединение, образующееся при этом окрашивании в порах волокла, представляет сложное соединение жирных и дубильных кислот с указанными выше окислами и ализарином.

Подобно азокраскам, и анилиновые красители представляют обширную гамму самих разнообразных цветов в оттенков. В главной массе анилиновые красители имеют щелочной характер и в продажу поступают в виде солей. Из этих красителей наибольшее значение имеют красные пигменты: фуксин, сафранин, родамин и иризамин; голубые: голубая индаминовая виктория и метиленовая синь; фиолетовые: метил-фиолет, гелиотропа, фиолет  Гофмана; зеленые: метиленовая зелень, малахитовая зелень и бриллиантовая зелень и желтые: янусовая желтая и аурамин. Характерной особенностью этих пигментов является то, что без содействия протрав они не окрашивают растительных волокон, но легко и прочно — шерсть и шелк. Протравой при окрашивании хлопчатобумажных изделий служит таннин, который закрепляется на ткани при помощи окиси сурьмы, образующей с ним нерастворимую в воде дубильно-сурьмяную соль, способную прочно соединяться с пигментами. Таким образом, способ окрашивания анилиновыми пигментами хлопка для всех красок один и тот же и состоит в пропуске ткани на таннин, закреплении таннина окисью сурьмы и выкрашивании таким образом подготовленной ткани при слабом нагревании в растворе той или другой краски. Шелк и шерсть окрашиваются анилиновыми пигментами непосредственно при слабом нагревании из слегка подкисленного раствора, без содействия какой бы то ни было протравы. Арматура красильных фабрик состоит из ряда промывных, красильных, солильных и фиксировальных барок. В основе своей, все эти барки представляют больших или меньших размеров четырехугольные или трапецоидальные ящики, внутри которых располагаются направляющие ролики, по которым движется обрабатываемая ткань. Внизу барки, по дну ее, иногда помещается змеевик, по которому направляется для обогревания жидкости пар. Ткань проходит по этим баркам или в расправку, или жгутом.

Высушивание пропитанных протравами или окрашенных тканей производится или на барабанах, представляющих полые металлические цилиндры, внутри которых циркулирует пар и по поверхности которых движется ткань, или же в сушилках, где ткани развешиваются, а иногда тоже медленно продвигаются по роликам, причем внутрь сушилок вдувается вентилятором непрерывная струя нагретого до 50°—60°С  воздуха. Перед высушиванием, от избытка воды ткани освобождаются или пропуском их через отжим, или на центрифугах.

Теория окрашивания до сих пор не может считаться вполне решенным вопросом. Ни одна из многих предложенных гипотез для объяснения процесса крашения с полной достоверностью не объясняет всех явлений, имеющих при этом место. Попытки, обосновать ее на основании химического сродства так же грешат недомолвками и противоречивыми фактами, как и попытки обосновать теорию крашения на основании чисто механических или физических данных. Среднее между ними положение занимает гипотеза профессора Витта, которая рассматривает волокна, как твердый растворитель, в котором растворяются те или другие красящие вещества, причем, следовательно, самый процесс крашения может быть уподоблен извлечению какого-нибудь легко растворимого вещества из водного раствора серным эфиром.

А. Лидов.