6. КРАШЕНИЕ ВОЛОСЯНОГО ПОКРОВА КИСЛОТНЫМИ КРАСИТЕЛЯМИ

6.1. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И АССОРТИМЕНТ КИСЛОТНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ

Кислотные красители находят все более широкое распространение в практике мехового производства. Благодаря этому классу красителей появилась возможность существенного разнообразия ассортимента меховых шкурок за счет фантазийного и многоцветного крашения. По сравнению с окислительными красителями они менее токсичны и отличаются простотой применения. Их можно использовать для крашения, как волосяного покрова, так и кожевой ткани. Получаемые окраски характеризуются чистотой и яркостью.

К кислотным красителям относят соединения с различным химическим строением. В большинстве случаев это моно- и поли-азокрасители, антрахиноновые и реже – представители других классов. Общим для них является то, что все они – натриевые соли ароматических сульфокислот, диссоциирующие при растворении в воде на ионы:

Kp - SO₃Na ® Kp SO₃^- + Na⁺

Обладая сродством к белковым волокнам, кислотные красители способны закрепляться на положительно заряженных активных центрах белка ионными связями. Указанные связи образуются в кислой среде, благодаря тому, что в этих условиях аминогруппы белка ионизируются, то есть приобретают положительный заряд.

При наличии в молекулах красителей гидрокси -, амино- и других полярных групп красители могут фиксироваться на волокне водородными связями. Помимо этого возможно взаимодействие за счет сил Ван-дер-Ваальса.

В отличие от рассмотренных ранее окисляемых полупродуктов кислотные красители представляют собой готовые красящие соединения, а потому строение их молекул гораздо сложнее. Чем больше молекулярная масса красителей, тем труднее они проникают в структуру волоса и тем сложнее получить с их помощью глубокие и равномерные окраски. Поэтому крашение волосяного покрова кислотными красителями требует особых условий: высоких температур, применения специальных выравнивателей, соответствующей подготовки полуфабриката.

Компания «Lowenstein» предлагает широкий ассортимент кислотных красителей для волоса. Наиболее широко используются красители серии Alizarine. В этой серии имеются как индивидуальные (желтые, красные, синие и некоторые другие), так и смесевые (чаще всего – черные, серые, коричневые). Последние представляют собой тонкодисперсные смеси, составленные из нескольких красителей в определенном соотношении, обеспечивающем получение заданного цветового тона. Использование смесевых красителей облегчает достижение насыщенных черных и коричневых окрасок на волосе. Это объясняется тем, что для получения индивидуального черного красителя необходимо создать в его молекуле достаточно длинную систему сопряженных двойных связей. Иными словами, черный краситель должен обладать высокой молекулярной массой, гораздо большей, чем желтый, красный и т.п. Диффузия такой громоздкой молекулы вглубь кератинового волокна будет затруднена, следовательно, достижение глубокой черной окраски при помощи индивидуального черного красителя вряд ли возможно.

Применение кислотных красителей для крашения в черный цвет шкурок норки, песца и других ценных видов пушнины связано с определенными трудностями, главная причина которых состоит в неоднородной структуре различных категорий волос. Остевые волосы, обладая более закрытой структурой, менее восприимчивы к красителям и закрашиваются значительно труднее, чем пуховые. При крашении в черный цвет это особенно очевидно. В данном случае целесообразнее пользоваться окислительными красителями, молекулярная масса которых значительно меньше, соответственно, диффузия в закрытую структуру волокна протекает с меньшими затруднениями. Тем не менее, кислотные черные красители успешно применяются для крашения волосяного покрова овчины и каракуля (ф-лы КК-04, КК-15), а также в тех случаях, когда требуется получить более темный тон в цветном крашении.

Весьма интересен с этой точки зрения краситель Fast Alizarine Black BH. Использование его для крашения шкурок норки или песца с концентрацией 1,5-2,5 г/л обеспечивает получение темно-серой окраски волосяного покрова с красивым синеватым оттенком, а добавление Fast Alizarine Black BH в рецепты цветного крашения способствует получению приглушенных и темных тонов (ф-лы КК-09, КК-10, КК-13).

При крашении волоса в цветные тона очень часто ставится задача получения окраски под заданный образец. В этой связи целесообразно использование триад кислотных красителей, открывающее широчайшие возможности для реализации на волосяном покрове любого цветового тона. В основе крашения триадами лежит положение о том, что всю видимую область спектра можно условно разделить на три зоны, соответствующие поглощению желтого, красного и синего красителей. Для получения заданного цветового тона необходимо лишь подобрать комбинацию из трех основных цветов. Среди красителей серии Alizarine для крашения овчины рекомендуется триада Yellow T – Red T – Blue T. Для крашения пушнины лучше использовать систему Yellow GA – Red CGA – Blue T (в некоторых формулах - Super Blue LC), так как указанные желтый и красный красители в лучшей степени закрашивают кончики остевых волос и являются более насыщенными (ф-лы КК-08, КК-10, КК-12, КК-13).

Для получения светостойких окрасок, особенно, при крашении волоса в светлые тона, предлагается серия металлокомплексных красителей состава 1:2 под названием Lowalan. С помощью красителей этой серии могут быть получены различные оттенки серого, бежево-коричневого, желтого, оранжевого, светло-зеленого цвета. Особенно актуально такое крашение в производстве мутона. Как известно прочность окраски во многом зависит от ее интенсивности. С помощью обычных кислотных красителей в малых дозировках невозможно получить окраски, достаточно устойчивые к выцветанию. Металлсодержащие красители, благодаря участию азогруппы в комплексообразовании с металлом, более стойки к действию света, а потому они более предпочтительны для крашения в светлые тона. В производстве овчины для автомобильных сидений рекомендуется специальная серия металлокомплексных красителей под названием Alizarine CS (ф-ла КК-05).

Еще одним направлением расширения ассортимента пушно-мехового полуфабриката является флуоресцентное крашение. Красители серии Fluorescent позволяют получать на волосяном покрове необычайно яркие окраски всех цветов радуги с характерным светящимся эффектом (ф-ла КК-14). Указанный оптический эффект создается благодаря способности флуоресцентных красителей поглощать световые лучи не только в видимой, но и в УФ-области спектра.

6.2. ПОДГОТОВКА ПОЛУФАБРИКАТА К КРАШЕНИЮ

Крашение волосяного покрова кислотными красителями осуществляется при высоких температурах, обычно 65°С. Экспериментально установлено, что именно при этой температуре, в результате частичного набухания кератинового волокна структура волоса становится достаточно открытой для проникания в нее громоздких молекул красителей. Считается, что для сохранения пластических свойств кожевой ткани и предотвращения ее усадки все жидкостные процессы следует вести при температуре на 25-30 градусов ниже, чем температура сваривания кожевой ткани. Поэтому шкурки, поступающие на кислотное крашение, должны обладать термостойкостью не менее 90°С.

Подготовка полуфабриката к крашению начинается с додубливания соединениями хрома, так как только эти дубители способны в значительной степени повышать термостойкость кожевой ткани, не ухудшая ее мягкости и пластичности. При обработке ценных видов пушнины наряду с традиционными сухими хромовыми дубителями рекомендуется использовать Moutotan, обеспечивающий лучшую мягкость и потяжку (ф-ла КК-07). Общий расход дубящих соединений хрома должен быть достаточным для достижения необходимой термостойкости. При этом повышение основности следует проводить до конечного рН раствора не более 3,8 во избежание ухудшения пластических свойств кожевой ткани. После додубливания необходима пролежка шкурок не менее 12 часов – для более полного связывания соединений хрома в структуре коллагена. Многочисленные эксперименты показывают, что проведение пролежки способствует повышению температуры сваривания на 4-5 градусов и выравнивает степень продубленности различных топографических участков шкурок. Наоборот, отсутствие пролежки сопровождается недостаточной фиксацией дубителя в кожевой ткани, что может привести к снижению мягкости, потере пластичности и уменьшению размера шкурок в процессе крашения.

Некоторые особенности имеет обработка мутона на этой стадии. Данный вид полуфабриката направляется на крашение после глажения с применением формальдегида. Волосяной покров таких овчин содержит большое количество свободной кислоты и несвязанного формальдегида, которые должны быть по возможности скорее удалены. Поэтому сначала делается промывка шкур в растворе аммиака. Аммиак нейтрализует кислоту и переводит свободный формальдегид в уротропин, который затем удаляется в промывке. Расход аммиака зависит от количества кислотных и формалиновых обработок. Необходимо довести значение рН до нейтрального, при котором можно будет начинать додубливание.

Важную роль в подготовке шкурок к кислотному крашению играет нейтрализация. Главная цель нейтрализации – уменьшение кислотности полуфабриката и создание условий для диффузии красителей внутрь волокна на начальной стадии крашения. Для нейтрализации используют смесь аммиака и карбоната натрия с добавлением неионогенных ПАВ (Wetter HAC). Такая обработка способствует очистке волоса от жира и повышает его восприимчивость к красителям. Особенно важна нейтрализация при подготовке к крашению сложными многокомпонентными системами, такими как красители Lowacene, используемыми для получения различных многоцветных эффектов на волосе. Отдельные красители, входящие в состав композиции, обладают разным сродством к волосяному покрову и разной степенью агрегирования в растворах, поэтому их способность поглощаться волосом, имеющим неоднородную структуру, различна. Результатом может явиться разнотон окраски остевого и пухового волоса. Щелочная нейтрализация делает структуру волоса более открытой и доступной, а потому равномерность окраски разных типов волос улучшается.

6.3. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕСС КРАШЕНИЯ

Одним из решающих факторов в процессе крашения кислотными красителями является температура. При низкой температуре красители находятся в агрегированном состоянии, что затрудняет их диффузию во внутренние слои волоса. Повышение температуры до 65°С способствует дезагрегации красителей и сопровождается частичным набуханием волокна. Вследствие этого красители легче проникают в его структуру. При этом важно поддерживать указанную температуру на протяжении всего процесса крашения. Снижение температуры сопровождается снижением интенсивности окраски, так как часть красителя при этом поглощается кожевой тканью. Кроме того, даже при незначительном понижении температуры может произойти отклонение окраски от заданного цветового тона. Это связано с тем, что сродство к волосу отдельных красителей, входящих в систему, по-разному меняется при изменении температуры. Для одних красителей это изменение выражено в большей степени, для других – в меньшей. В результате неодинакового перераспределения компонентов смеси между волосом и кожевой тканью меняется цветовой тон окраски.

Обеспечение постоянной температуры в процессе крашения достигается применением соответствующего оборудования, снабженного системой подогрева рабочего раствора.

Другим фактором управления процессом крашения является рН раствора. Будучи красящими анионами, кислотные красители способны образовывать ионные связи с положительно заряженными группами белка, преимущественно, аминогруппами. Поэтому для достижения глубокой и равномерной окраски в начальной стадии крашения создают рН, при котором аминогруппы не имеют заряда. Крашение начинают в нейтральной среде, а через 30-60 мин. после добавления красителя (интервал зависит от вида окрашиваемого материала и интенсивности окраски) осуществляют постепенное понижение рН добавлением муравьиной кислоты. Обычно кислота дается в два приема с интервалом 30-60 мин. до достижения рН в конце крашения 3,5-4. Чем интенсивнее окраска и, соответственно, больше красителя требуется для ее достижения, тем выше расход кислоты для подкисления, так как с понижением значения рН возрастает количество заряженных групп белка, способных взаимодействовать с красителем.

В ряде случаев, например, при крашении мутона в светлые тона сложными композициями красителей, для улучшения выравнивания окраски в начале крашения добавляют небольшое количество аммиака до рН около 8. При этом на первом этапе подкисления целесообразнее использовать более слабые кислоты, например, уксусную.

Равномерность окраски является одним из важнейших показателей ее качества. Большинство видов пушно-мехового сырья характеризуется неоднородностью строения и свойств различных типов волос. Остевые и промежуточные волосы менее восприимчивы к красителям, чем пуховые волосы. Чем сильнее различия в структуре волоса, тем труднее добиться равномерности окраски.

Равномерность окраски зависит и от природы используемых красителей, от степени их сродства к окрашиваемому материалу. Для повышения равномерности используют специальные материалы, называемые выравнивателями. Механизм действия выравнивателей достаточно сложен. Чаще всего он заключается в выравнивании сродства отдельных красителей смеси к окрашиваемому материалу. В крашении волосяного покрова обычно используют неионогенные и катионные выравниватели.

Компания «Lowenstein» выпускает для этой цели различные продукты, каждый из которых предназначен для использования с определенными сериями красителей, а также для определенных видов полуфабриката. Например, для крашения волосяного покрова овчины красителями Alizarine применяется вспомогательный материал Level A. Красители Lowalan лучше работают с выравнивателем Lowenol MMF. Для крашения пушнины целесообразно применять Level P и Penetrator M. Последний облегчает закрашивание кончиков волос. При крашении слаборастворимыми красителями серии Lowacene для повышения равномерности окраски добавляют анионный продукт Lowacene Dye Assist BH.

Концентрация выравнивателей в растворе зависит от типа применяемых красителей и интенсивности окраски. Обычно она составляет 0,5-2 г/л. Недостаточное количество выравнивателей приводит к ухудшению равномерности окраски, в то время как чрезмерная дозировка может привести к снижению интенсивности крашения – вследствие сильного уменьшения сродства красителей к волокну.