Факторы, влияющие на крашение

Категория:
Полуфабрикаты из бумаги


Факторы, влияющие на крашение

Красители являются крайне чувствительными химическими соединениями, и почти любая добавка к массе влияет на результаты крашения. Вследствие этой чувствительности для сохранения постоянства цвета бумаги зарядка ролла должна все время производиться точно по установленной композиции. Важно также постоянно придерживаться одного и того же порядка загрузки. В большинстве случаев краситель должен добавляться до введения канифоли и сернокислого глинозема, за исключением тех случаев, когда желательно задержать адсорбцию красителя волокном; в этих случаях иногда целесообразно добавлять краситель после канифоли. Вообще лучше добавлять краситель в массу по возможности раньше, чтобы для адсорбции его волокном оставалось побольше времени. Для растворения краски наиболее пригодно оборудование из нержавеющей стали или со стеклянной футеровкой. Недостаток деревянных баков заключается во впитывании ими краски и трудности их очистки.

Влияние размола

Каждый бумажник знает, что усиление размола углубляет оттенок цветной бумаги. Раньше химики объясняли это явление усилением поглощения красителя размолотой массой. Действительно, они были настолько убеждены в этом, что предлагали применять некоторые красители, например конго красный, для измерения поверхности волокон, образующейся в процессе размола. Такое мнение в то время имело под собой некоторые основания, так как подобная проверка применялась в текстильном производстве для измерения степени мерсеризации хлопковых волокон. Однако последующие исследования показали, что эти условия не могут быть распространены на размалываемые волокна. I При добавлении красителя в ролл и отборе проб массы для ручных отливок через определенные промежутки времени интенсивность цвета ручных отливок постепенно возрастает по мере увеличения продолжительности размола. При максимальном размоле достигается наибольшая интенсивность тона . В общем пергамин будет иметь примерно вдвое большую глубину тона, чем бумага меньшего удельного веса. Так как в обоих случаях в ролле имеется одинаковое количество красителя, увеличение глубины тона может быть обусловлено одной или двумя причинами: адсорбцией волокнами большего количества красителя или влиянием на интенсивность окраски различия в физических свойствах бумаги. Кресс и Бьялковский , в противоположность химикам-бумажникам, доказывали, что причиной этого является различие в физических свойствах бумаги. Своей работой они подтверждали, что размол незаметно увеличивает адсорбцию растворимых красителей и что большей интенсивностью окраски бумага из массы высокого размола обязана своей большей плотности и компактности, а не различию в количестве поглощенного красителя. Это объясняется тем, что размол уменьшает количество воздушных прослоек между волокнами, а следовательно, уменьшает количество отраженного света и увеличивает количество проходящего света. При увеличении количества проходящего света краситель в бумаге поглощает больше световых лучей с определенной длиной волны и таким образом повышает долю «окрашенного» света. Каландрирование оказывает подобное же влияние, но в меньшей степени и может увеличить глубину тона на 10—15%. Это же можно проиллюстрировать вощением куска окрашенной бумаги. Вощеная бумага будет иметь вдвое более глубокий тон, чем невощеная.

Хотя принципиально влияние размола заключается в изменении количества поглощаемого света, возможно, что размол имеет также небольшое влияние на удержание красителей. Применяя в своих опытах электронный микроскоп, Серз обнаружил, что частицы красителя, по-видимому, концентрируются в наиболее фибриллированной части волокна.

Размол является важным фактором при использовании пигментов; для получения желаемого тона при крашении большинством пигментов необходимо поддерживать точный режим размола. Промышленные пигменты большей частью находятся в хорошо диспергированном состоянии и проявляют свою полную красящую способность в ролле очень быстро. Некоторые же, например сажа и такие минеральные пигменты, как охра и умбра, при продолжительном размоле распадаются на мелкие частицы; при пользовании этими пигментами необходимо все время следить за постоянством размола, который должен быть возможно максимальным. Медленное проявление красящей способности при добавке в ролл характер—но для немногих красителей, например нигрозина и антрахинонового синего.

Крашение различных видов массы

Результаты крашения зависят от вида применяемого полуфабриката, так как последние обладают различным сродством к тому или иному классу красителей. Крашение бумаг смешанных композиций всегда представляет трудную задачу, особенно при наличии беленой и небеленой целлюлозы. Примером смешанных композиций, особенно затрудняющих крашение, является композиция из беленой натронной целлюлозы, практически не имеющей сродства к основным красителям, и древесномассных волокон, быстро окрашивающихся этими красителями. Такое же положение имеет место и при крашении бумаг из беленой сульфитной целлюлозы и древесной массы, так как древесная масса имеет значительно большее сродство к основным красителям, чем сульфитная целлюлоза. При крашении бумаги смешанной композиции основными красителями обычно появляется «мраморность». Таким образом, для крашения бумаги таких композиций вообще целесообразно применять кислотные красители.

Хотя окраска бумаги смешанных композиций представляет наиболее сложную задачу при крашении, множество затруднений вызывает и окраска бумаги сравнительно однородных композиций. Древесную массу часто трудно окрасить равномерно вследствие неоднородности ее химических и физических свойств. Одна из наиболее трудных задач — обеспечение равномерного проникновения красителя в пучки древесномассных волокон, крепко связанных между собой и обычно совершенно непроницаемых для красителя вследствие наличия в этих пучках смолы. Крашение крафт-целлюлозы осложняется ее естественным буроватым цветом, который трудно перекрыть.

Массы различных древесных пород по-разному реагируют с красителями. Одни из них более легко поддаются крашению, другие — значительно труднее вследствие содержания в этих волокнах определенных химических соединений или необычной морфологической структуры. Например, тополевая целлюлоза не поглощает красители столь равномерно, как еловая. Беленая сульфатная целлюлоза из южной сосны окрашивается иначе, чем такая же целлюлоза из ели, особенно при использовании основных красителей.

Степень белизны массы является очень важным фактором при крашении. При постоянной выработке цветной бумаги для получения равномерной окраски необходимо периодически контролировать белизну массы. При этом следует обращать внимание даже на незначительные изменения белизны, особенно при окраске в светлые тона, или при необходимости получения исключительно ярких оттенков. Для получения светлой ярко-окрашенной бумаги необходимо пользоваться массой высокой белизны.

Влияние проклейки

Большое влияние на результаты крашения оказывают канифоль и сернокислый глинозем, применяемые при проклейке бумаг. О влиянии канифоли на задержку адсорбции красителя при добавке ее ранее красителя уже упоминалось. В других случаях канифоль действует как протрава. Осажденная окись алюминия, несомненно, играет важную роль в крашении бумаг, так как она имеет сильное сродство ко многим красителям и, возможно, действует как протрава. Она также влияет на светопрочность красителя, которая обычно понижается по мере увеличения количества окиси алюминия.

Выработка некоторых бумаг по необходимости должна осуществляться без проклеивающих веществ. Это — преимущественно бумаги бюварные, впитывающие тонкие и бумаги для пропитки. Эти бумаги не содержат клея, действующего как протрава, поэтому для окраски их желательно применять красители, имеющие природное сродство к целлюлозе. В этих случаях применяют прямые красители вместе с солью и при высокой температуре, что способствует осаждению краски. В некоторых случаях применяются основные красители и пигменты с небольшим количеством сернокислого глинозема.

В текстильном производстве уже в течение многих лет применяются влагопрочные смолы, которые улучшают водостойкость окраски тканей за счет реакции между смолой и красителем, приводящей к образованию сложной соли пониженной растворимости . Липе отметил, что при крашении бумаги влагопрочные смолы увеличивали удерживаемость красителя и его водостойкость, а при некоторых красителях улучшали светопрочность, хотя в других случаях светопрочность ухудшалась. Он также отметил, что присутствие влагопрочных смол в большинстве случаев приводит к двусторонности бумаги.

Влияние наполнителей

Многие из обычно применяемых для бумаги наполнителей имеют ярко выраженное сродство к красителям. Некоторые наполнители поглощают почти такое же количество краски, как бумажное волокно , а некоторые имеют еще более высокую адсорбционную способность. Даже инертные наполнители сильно адсорбируют прямые красители, хотя к кислотным и основным красителям они имеют слабое сродство. Некоторые каолины адсорбируют все классы красителей, тогда как другие не обладают способностью адсорбировать кислотные и прямые красители. Отношение содержания окисей алюминия и кремния, размеры частиц, способность гидратироваться и наличие примесей являются некоторыми из свойств каолина, имеющих большое влияние на его способность адсорбировать красители. Помимо каолина, другие пигменты также адсорбируют красители. Инфузорные земли имеют сродство к основным красителям и не имеют сродства к кислотным. Гидроокись алюминия Имеет сильное сродство к большинству красителей . Двуокись титана оказывает большое влияние на красители. По сообщению Липса, наличие в массе 4% двуокиси титана означает, что для получения окраски такой же глубины, как в бумаге без двуокиси титана, потребуется на 50—100% больше красителя. По отношению к некоторым красителям, например метиленовому синему, каолин обладает даже большей адсорбционной способностью, чем двуокись титана.

Так как наполнители поглощают красители из волокна, окраска бумаг с наполнителями в общем слабее окраски без наполнителей. Естественно, наполнители с наибольшей адсорбционной способностью снижают окраску в наибольшей степени. Таким образом, желательно применять наполнители с минимальной адсорбционной способностью и внимательно следить за правильностью загрузки ролла в целях снижения влияния наполнителей на окраску. Одним из способов снижения адсорбции красителей наполнителями является добавка наполнителей в последнюю очередь, перед самым отливом бумаги. Таким образом, при условии введения в массу сначала красителя и закрепления его на волокне канифолью и сернокислым глиноземом перед добавкой наполнителя, для последнего создается меньше возможности отнимать краситель от волокна. С другой стороны, некоторые бумажники предпочитают приготовлять пасту из наполнителя и краски и добавлять ее в ролл, особенно при использовании некоторых основных красителей, полагая, что это способствует получению более равномерной окраски.

Иногда применение наполнителей приводит к двусторонности в окраске бумаги . вследствие преимущественного поглощения ими красителей. Например, некоторые кислотные красители имеют сильное сродство к волокну и слабое сродство к наполнителям и поэтому цвет сеточной стороны бумаги глубже цвета верхней стороны, так как неокрашенный пигмент отсасывается из нижних слоев бумаги, оставляя на этой стороне относительно более высокое количество окрашенного волокна. В случае возникновения такой двусторонности при использовании каолина в качестве наполнителя Липе и Роберте предлагают применять небольшое количество красителя, например одного из стильбен&в желтых, имеющего больше сродства к каолину, чем к волокну. В результате произойдет выравнивание цвета обеих сторон полотна бумаги, т. е. окрашенные частицы каолина проявятся в большей степени на верхней стороне полотна бумаги, и, более интенсивно окрашенные, чем волокно, они сравняют окраску обеих сторон полотна. Можно также избегнуть двусторонности, применяя два красителя одного тона, один из которых имеет сродство к волокну, а другой — к наполни-гелю. Цветовая двусторонность часто вызывается другими факторами, помимо присутствия наполнителей, и является серьезным затруднением при крашении. Этот вопрос более подробно обсуждается в последнем разделе этой главы.

Влияние остаточных химикатов

Вещества, обладающие сильной кислотностью или щелочностью, влияют на оттенок красителя, так как многие из обычных красителей обладают свойствами индикаторов и поэтому очень чувствительны к малейшим изменениям рН системы. Окисляющие и восстанавливающие вещества особенно вредны для красителей. Остаточный хлор или соль хлорноватистой кислоты, которые могут оказаться в беленой массе, бесспорно вредно влияют на красители и поэтому для уничтожения всех следов этих веществ беленая масса должна быть хорошо промыта.

Крахмал, как известно, влияет на оттенок крашеных бумаг. Например, окисленный крахмал с его карбоксильными группами притягивает основные красители более сильно, чем природный крахмал в зернах или другие типы модифицированного крахмала. В отдельных случаях изменение типа крахмала, добавляемого в ролл, влияет на оттенок бумаги. Предупредить такое влияние нетрудно; действительно, до тех пор, пока композиция не меняется, никаких затруднений в окраске не возникает.

Для отдельных красителей, особенно для кислотных, вредны соли кальция, которые могут находиться в жесткой воде, так как они вызывают осаждение красителей из раствора. В таких случаях для уменьшения жесткости воды до введения в ролл красителя иногда добавляют небольшое количество сернокислого глинозема.

Влияние рН

При крашении большое значение имеет рН среды. Роберте подчеркивает важность регулирования рН при крашении, но Че-лун указывает, что важнее поддерживать оптимальную величину рН для удержания наполнителя и клея, чем рН, оптимальный для крашения. Однако очень важно полностью поддерживать рН в ролле и в оборотной воде в определенных границах, так как изменения рН будут приводить к изменениям в оттенке и глубине окраски бумаги при выработке отдельных партий одной и той же бумаги. При изменении рН оттенок многих красителей значительно изменяется. Среди пигментов один ультрамарин выцветает в слишком кислой среде. Особенно важное значение рН приобретает при крашении бумаги такими красками, как конго красный и бензопурпурин. Эти красители фактически являются индикаторами, и для получения яркого цвета крашение ими должно производиться при рН порядка 6—6,5. Светопрочность красителя вообще выше в тех случаях, когда рН бумаги близок к изоэлектрической точке.

Для удержания каждой краски существует определенная величина оптимального рН, и при крашении желательно всегда придерживаться этой величины. Однако, если рН, соответствующий оптимуму удержания, ведет к коренному изменению тона, следует в известной мере пожертвовать удержанием. Для большинства красителей оптимальная удерживаемость достигается при рН = 4,5 — 5,5, но имеются и некоторые исключения: например, для метилено-вой голубой оптимум удерживаемости соответствует рН = 6,5. Больше всего рН влияет на кислотные красители; их удерживаемость быстро уменьшается при рН, превышающих 5. На прямые красители влияние рН минимальное.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум