Отделочное крашение

Категория:
Полуфабрикаты из бумаги


Отделочное крашение

В предыдущих разделах о крашении рассматривалось крашение в ролле и на каландрах. Оба способа крашения применяются на бумагоделательной машине в процессе изготовления бумаги. Кроме того, существуют методы, которые связаны с выполнением особых отделочных операций. Наиболее важные из них — крашение погружением и анилиновое крашение.

Крашение бумаги погружением

Метод крашения погружением применяется для окраски крепи-рованной декоративной и другой бумаги легкого веса. По этому методу тонкие бумаги легкого веса погружаются в крепкий раствор красителя; избыток краски удаляется легким отжатием между отжимными валами и при помощи шабера; затем бумага сушится на большом сушильном цилиндре, после чего крепируегся при помощи шабера и наматывается в рулоны.

При составлении красящего раствора краситель растворяют в горячей воде и до введения в красильную ванну фильтруют. Красильная ванна располагается непосредственно под сушильными цилиндрами, так что температура ее, поддерживаемая теплом цилиндров, будет равна 60—70°. Столь высокая температура желательна для обеспечения максимальной растворимости красителя.

При окраске этим способом большей частью получаются яркие и глубокие тона. Поэтому важно применять красители с высокой красящей способностью или красители, обладающие очень высокой растворимостью. Для этой цели особенно хороши высокорастворимые кислотные красители, которые можно применять в виде 2—6%-ных растворов. В некоторых случаях можно применять основные красители, особенно когда желательно получить максимальную яркость при низкой стоимости окраски. Для улучшения крепирования и сохранения крепировки в готовой бумаге обычно практикуется добавление в красильную ванну животного клея или некоторых других подобных продуктов.

Анилиновое крашение

Потребитель бумаги часто заинтересован в.получении однотипных картонов большого веса 1 м2, но весьма разнообразных цветов и небольшими партиями, не оправдывающими выработку их на кар-тоноделательной машине. Для выполнения таких заказов многие машиностроительные фирмы выпускают машины для поверхностного анилинового крашения бумаги и картона в порядке особой отделочной операции.

При таком крашении применяются кислотные, основные и прямые красители. В большинстве случаев машины не имеют сушильных частей и поэтому обычно практикуется нанесение красителя из спиртового или спирто-водного раствора, способного быстро высыхать в результате испарения растворителя. Обычно берут спирт и воду в равных долях или смесь из двух третей спирта и одной трети воды.

Основные требования, предъявляемые к этому способу крашения, — яркость цвета и экономичность. Также необходимо подобрать красители, растворимые в спирте и в спирто-водных растворах. В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют основные красители, за исключением метиленового голубого, практически нерастворимого в спирте.

При крашении бумаг из небеленой целлюлозы и картонов водно-спиртовыми растворами основных красителей практически краситель не вымывается водой, но при крашении этими растворами бумаг из беленой целлюлозы наблюдается значительное вымывание. В некоторых случаях желательна поверхностная окраска бумаги из беленой целлюлозы. Как уже было указано, для этой цели могут быть применены кислотные и основные красители, но полученная скраска не будет прочной по отношению к воде. Если требуется устойчивость красителя к вымывающему действию воды, необходимо применять специальные цветные лаки, растворенные в спирте или в смеси спирта с водой. Растворимые в спирте цветные лаки основных красителей, как например, танино-кислотные лаки, выпускаются всеми предприятиями, изготовляющими краски. Лаки, конечно, значительно дороже, чем сами основные красители, но они необходимы в тех случаях, когда водостойкость является важным требованием.

Как видно из описания, данный способ крашения прост; им “можно пользоваться при печатании с нанесением сплошного слоя краски, а также при узорном печатании с надлежащим подбором рецептуры краски и применении валиков с соответствующей гравировкой. Этот способ применяется преимущественно для сплошной зекраски, когда размер заказа не оправдывает затрат, связанных с выработкой отдельной маленькой партии бумаги или картона, окрашенных в массе. В таких случаях изготовляют одну-две партии неокрашенного картона-основы, а затем окрашивают этот картон в разные цвета в соответствии с заказом.

Подбор краски

Подбор краски является самым ответственным делом колориста бумажной фабрики, требующим опыта и знаний основных факторов, влияющих на процесс крашения. Наиболее важные из этих факторов рассмотрены далее.

Физическое определение цвета рассматривается в разделе главы XVI,* посвященном абсорбции света.

Для лучшего подбора краски в целях получения необходимого оттенка нужен большой опыт. Хотя умение подобрать краски может быть приобретено только в результате практики, имеется целый ряд элементарных правил, полезных для выполнения подобной рабсгы.

Метод крашения

Метод крашения, применяемый для получения определенного цвета, часто обусловлен оборудованием, имеющимся на фабрике. Неоднократно указывалось, что 95% всей цветной бумаги окрашивается в массе. Это наиболее целесообразный метод крашения. Однако на картонных фабриках часто имеется возможность применять крашение как в массе, так и на каландрах или сочетать оба эти способа. На подобных фабриках вопрос о способе крашения очень важен. Каждый способ имеет свои преимущества и недостатки, и их нужно учитывать, применяясь к требованиям, предъявляемым к данному виду продукции. Крашение в массе стоит дороже поверхностного крашения. Изменение цвета изготовляемой бумаги в середине процесса при крашении в массе (особенно в глубокие тона) требует промывки всей системы, что связано с потерей времени и материалов. Крашение на каландре значительно дешевле, потому что окрашивается только внешняя сторона бумаги. Чем больше вес бумаги, тем больше экономия, достигаемая при крашении на каландре. На каландре можно получить более яркие цвета, чем при крашении в массе, и окраска, получаемая на каландре, более светопрочна; однако она менее водостойка, краски легко вымываются при увлажнении, и при незначительном трении из-под окрашенного слоя обнажается неокрашенный. Это необходимо иметь в виду при решении вопроса о способе крашения.

Основные цвета

Химик-колорист пользуется тремя первичными цветами:
красным, желтым и синим. Смешение этих трех основных цветов в различных соотношениях позволяет получать самые разнообразные оттенки.

Каждый из первичных цветов имеет свои особые свойства, которые можно выразить следующим образом;
желтый цвет придает блеск и увеличивает яркость всех красок и смесей, придавая им больше света;
красный цвет — цвет тепла и горения; оживляет все смеси цветов;
синий цвет дает впечатление холода; придает смесям цветов холодный оттенок.

Если при подборе краски сличить пробную выкраску с образцом, легко заметить различие в яркости и живости тона, что позволяет решить вопрос о наличии слишком большого или слишком малого добавления желтого красителя. Если проба кажется теплее, чем образец, значит добавлено слишком много красного, тогда как слишком холодный цвет свидетельствует о большом прибавлении синего. Черный цвет затемняет все другие и вообще дает неприятное впечатление. Есть различие между затемнением цвета и углублением его. Углубить цвет — это значит добавить дополнительный цвет. Так, зеленый цвет углубляет красный, фиолетовый углубляет желтый и оранжевый углубляет синий.

Подбор красителя

Для нужд бумажного производства химическая промышленность производит около трехсот различных красителей. Возникает вопрос о целесообразности наличии такого разнообразия красителей, если можно получить почти любой цвет смешением трех первичных цветов. Оказывается, дело заключается в том, что каждый краситель обладает специфическими свойствами и красильной характеристикой, благодаря которым применение его в определенных условиях выгоднее применения другого красителя. Колорист должен стремиться как можно лучше изучать свойства всех важнейших выпускаемых красителей, так как правильным выбором красителей он может обеспечить предприятию значительную экономию.

у При выработке цветных бумаг иногда применяют один какой-нибудь краситель, но оттенки цвета, которые могут быть при этом получены, несравнимы с богатой гаммой оттенков, получаемых при применении сочетания красок. Оттенки, придаваемые применением одного красителя, легко воспроизводимы и ярки, но они производят на глаз резкое впечатление и почти никогда не дают такого приятного эффекта, как сочетание цветов. Часто употребляется сочетание двух красителей, которое производит впечатление мягкости тона, но все же не столь приятное, как сочетание трех красок. В особых случаях могут применяться сочетания четырех цветов

Яркие оттенки достигаются применением краски, наиболее близкой по цвету к нужному оттенку, с добавкой небольшого количества другого красителя для точного воспроизведения требуемого оттенка. Обычно все оттенки могут быть подобраны путем сочетания трех или меньшего числа красителей, при этом колорист должен всегда помнить, что прибавление каждого красителя приводит к затемнению цвета. Возможные сочетания безграничны, и только практика приводит к развитию чувства цвета настолько, что появляется возможность предсказывать оттенок, который будет получен смешением различных цветов.

Подбор красок усложняется тем, что выпускаемые красящие вещества никогда не имеют чисто красного, желтого или синего цвета, а всегда содержат следы каких-нибудь оттенков. Например, большинство синих красителей содержит немного желтого, придающего зеленоватый оттенок, или немного красного, придающего краске фиолетовый тон. Красаые красители почти всегда или алые, содержащие следы желтого, или малиновые, содержащие синий. Желтые часто имеют оранжевый оттенок или, реже, зеленый, что создает впечатление красноты или синевы. Таким образом, вместо того, чтобы иметь возможность охватить всю гамму оттенков красного, синего или желтого одним красителем, приходится, пользуясь промышленными красителями, прибегать к смешению красителей, обладающих цветами, промежуточными по отношению к первичным, например оранжевого (красный плюс желтый), зеленого (синий плюс желтый) и фиолетового (синий плюс красный), чтобы добиться требуемого эффекта. Прибавление третьего первичного или «дополнительного) цвета к каким-нибудь из этих промежуточных цветов приводит к получению серого — при равных долях всех трех цветов, либо, при преобладании того или иного цвета, э.тот цвет сереет и смягчается присутствием небольших количеств двух других.

При употреблении смешанных красящих веществ дозировка каждого красителя должна быть тщательно изучена и необходимо принять меры к тому, чтобы применить конечную краску в таком количестве, при котором основной оттенок был бы смягчен, но не испорчен. Важно помнить, что при смешении в эквивалентных по интенсивности количествах красный, голубой и желтый цвета, нейтрализуясь, дают серый или черный цвет. Соответственно этому одна из этих красок будет придавать серый тон или нейтрализовать смесь двух других. Таким образом, серый цвет будут давать смеси красителей: красного с зеленым, голубого с оранжевым и желтого с фиолетовым. В связи с этим слишком сильный красный оттенок, создаваемый красителем, можно уничтожить добавлением небольшого количества зеленого красителя и наоборот. В той же связи следует отметить, что часто наблюдаются случаи, когда одни сочетания красителей дают чистые оттенки, другие же дают грязные оттенки. Последнее явление обусловлено нежелательными сочетаниями следов других красителей в выпускаемых поставщиками красящих веществах. Для примера рассмотрим возможность получения алого цвета (смесь красного и желтого), применяя малиновое (смесь красного с голубым) красящее вещество. Сочетание желтого красителя с малиново-красным дает грязно-коричневый цвет, так как красный, голубой и желтый цвета при смешении дадут серый цвет, который будет загрязнять преобладающий красный оттенок. С другой стороны, применение красновато-оранжевого красителя вместе с малиновым может дать желательный алый цвет, так как желтый цвет уничтожит синий оттенок в малиновом красителе, а красный оттенок в оранжевом красителе усилит красный оттенок в малиновом красителе, в результате чего возникнет нужный желтый оттенок красного цвета, т. е. получится желательный алый цвет.

При крашении должен учитываться цвет массы, так как это влияет на оттенок при скргске любым красителем. Например, метиле-новый синий дает яркий синий циет при окраске беленой целлюлозы, зеленовато-синий при окраске небеленой сульфитной целлюлозы и глубокий оливково-зеленый цвет при крашении небеленой сульфатной целлюлозы.

В заключение следует отметить, что для правильного выбора красящего вещества полезно иметь о каждом красителе следующие сведения:
— оттенок;
— поведение красителя при крашении различных видов полуфабрикатов;
— светопрочность;
— химическая устойчивость красителя по отношению к: а) кислотам, б) щелочам, в) хлору (реагентам для выведения чернил); растворимость; красящая способность; стоимость (особенно при глубоких тонах);
— относительная ценность (стоимость с учетом красящей способности).

Назначение бумаги Зная свойства всех важных красителей, можно сочетать требования, предъявляемые к бумаге, со свойствами и относительной стоимостью красителей и таким образом достичь целесообразного

сочетания красителей для получения нужного оттенка. Для этого необходимо знать назначение бумаги, требования, предъявляемые к бумаге по светопрочности и химической стойкости, ограничения, обусловленные стоимостью, композицию бумаги, вид наполнителей.

Для подгонки оттенка бумаги под образец в условиях бумажной фабрики желательно иметь как можно больше данных об окрашиваемой бумаге, о требованиях, которые к ней предъявляются, и данных об ее использовании. Только при наличии этих сведений колорист может выбрать нужные красители с подгонкой оттенка. Для получения нужного цвета и оттенка рецептура краски и способ крашения должны выбираться так, чтобы точно и дешево воспроизвести необходимый оттенок при минимальной затрате времени и удовлетворении всем требованиям, вытекающим из назначения бумаги. При этом, насколько возможно, следует пользоваться красителями, непосредственно отвечающими этим требованиям.

Часто требования, предъявляемые к светопрочности красителя, являются настолько жесткими, что это в значительной степени ограничивает выбор красителя. Эти требования иногда превосходят действительную необходимость; тщательный учет назначения бумаги может значительно облегчить выбор красителя. Типичными примерами этого положения являются тонкая обертка для рождественских подарков, синяя бюварная бумага и документная бумага золотистых оттенков. Тонкая обертка для подарков часто окрашивается бензопурпурином или конго красным — дешевыми красителями, но очень чувствительными к действию кислот и приобретающими при смачивании кислотой глубокий синий или темный цвет. Применение этих красителей имеет преимущества перед другими, так как назначение бумаги показывает, что они не будут подвергаться действию кислоты. Синяя бюварная бумага часто окрашивается прусской или железной синей, которые разрушаются под действием щелочей, но это не имеет значения для бюварной бумаги. Золотистая документная бумага иногда окрашивается бриллиантовой бумажной желтой — дешевым прямым желтым красителем, который дает яркую светопрочную окраску, причем бумага обычно получается не двусторонняя, но очень чувствительная к действию щелочей (при смачивании щелочью приобретает яркий алый цвет). Для документных бумаг этот краситель превосходен, но для окраски оберточной бумаги для мыла он, наоборот, совершенно непригоден.

Лабораторные выкраски

Перед выработкой бумаги заданного цвета на бумагоделательной машине желательно иметь для руководства пробную лабораторную выкраску. Для этого необходимо иметь на бумажной фабрике лабораторное оборудование для предварительных лабораторных выкрасок с целью получения руководящих данных для производственной выработки.

Для пробных выкрасок необходимо иметь только аналитические весы для взвешивания небольших количеств красителя, несколько бачков, шесть или более мешалок, листоотливной аппарат и сушильный цилиндр для высушивания отливок. Окрашенные отливки могут приготовляться весом 3 или 5 г.

При подборе окраски прежде всего должна быть определена композиция образца, применительно к которому необходимо подобрать краску, так как каждый вид полуфабриката имеет свои особенности в отношении крашения. Композицию волокон в бумаге лучше всего определять микроскопически.

Как при лабораторной выкраске, так и при фабричной выработке должна соблюдаться такая же композиция бумаги, которая была установлена в качестве образца. Помол массы в обоих случаях должен быть одинаков, так как степень помола влияет на цвет бумаги. Отделка и содержание влаги в образце должны быть воспроизведены в ручной пробной отливке. Подбор красок для бумаги, подвергающейся сильному лощению на суперкаландре (например, для пергамина), гораздо легче производить по образцу, не подвергавшемуся лощению. При подборе цвета бумаги, подвергавшейся лощению с увлажнением, образец должен быть обработан паром с целью уничтожения результатов этого рода отделки. При подборе краски для парафинирования бумаг парафин из образца должен быть предварительно удален. Поверхностная проклейка изменяет оттенок, и это должно быть учтено при подборе красителей для бумаги, подлежащей поверхностной проклейке.

После надлежащей подготовки массы берется проба ее с таким расчетом, чтобы получить 3 г воздушно-сухого волокна; это количество массы помещается в красильный бачок, куда заливается также 100 см3 дистиллированной воды. Затем масса перемешивается мешалкой для разъединения ее на отдельные волокна перед добавкой красителя. После этого к массе, если не установлен другой порядок работы, последовательно добавляется: краситель, клей и глинозем. При добавлении нескольких красителей прямые красители добавляются первыми, затем — кислотные (светлые оттенки предшествуют темным). Основные красители прибавляются последними. После красителя добавляется установленное количество клея и глинозема: клей добавляется спустя примерно 5 минут после добавки красителя, а глинозем — спустя 5 минут после прибавления клея. Размешивание массы производится непрерывно в течение 30 мин. По окончании размешивания мешалку извлекают из красильного бачка и бачок на 3/4 объема наполняют дистиллированной водой, после чего из массы приготовляют ручные отливки. Отливки бумаги высушивают на сушильном цилиндре с паровым обогревом; отливки при сушке не должны перегреваться. Окрашенные отливки должны сличаться с образцом при надлежащем освещении; выкраски воспроизводят до тех пор, пока не будет достигнуто совпадение с образцом. Сравниваться должны верхние стороны отливок и образца.

При крашении в лабораторных условиях может быть достигнуто очень близкое совпадение цвета отливки с цветом образца.

Лабораторная рецептура редко бывает безупречной, но она служит превосходным руководством при крашении в производственных условиях.

Фактически при лабораторных опытах нет необходимости добиваться полного совпадения цветов выкрасок и образца. Обычно в лабораторных условиях требуется на 10—20% больше красителя, чем в производственных условиях (особенно при кислотных красителях), так как в последнем случае крашение более эффективно, поскольку краситель, отходящий с оборотной водой, вместе с ней вновь возвращается в производство. Поэтому при подборе окраски.в производстве нормативы лабораторной рецептуры должны быть сокращены на 10—25%.

Во всех случаях подгонку цвета лучше начинать с окрашивания более слабого, чем окраска образца, а затем доводить окраску до нужной глубины, чем начинать с более глубокого окрашивания, а затем пытаться понижать глубину цвета. При окончательной подгонке цвета желательно брать образец окрашенной влажной массы для лабораторного сравнения и подбора оттенка фабричной массы таким образом, чтобы влажный образец фабричной массы стал подходить под образец, взятый из лабораторного ролла. Близкое совпадение цвета влажных образцов дает достаточную гарантию, что оттенки бумаги совпадут.

Подбор окраски в производственных условиях

При контроле процесса крашения наиболее важным является соблюдение правильного порядка прибавления материалов. Краситель должен прибавляться в ролл первым — перед клеем и глиноземом. Многие фабрики сперва прибавляют клей, затем краситель и после этого глинозем. Этот порядок работы является удовлетворительным, но при добавлении красителя перед клеем остается больше времени для его растворения и получения в ролле однородной смеси. Важно, чтобы красители всегда прибавлялись перед глиноземом.

При окраске под новый образец всегда следует начинать с окраски массы лишь в одном или двух роллах; масса в остальных роллах должна оставаться неокрашенной или только слабо окрашенной. Это дает возможность быстро подогнать оттенок под заданный образец. Такой порядок работы является надежным и полезен в“случае, если масса из первого ролла выходит на машину со слишком глубокой окраской. В этом случае для ослабления глубины цвета в массный бассейн может быть добавлено некоторое количество неокрашенной или слабо окрашенной массы. Если оборотная вода окажется сильно окрашенной, в начальный период работы бумагоделательной машины будет наблюдаться углубление оттенка бумаги.

Многие красители, особенно кислотные, как например, мети-нил желтый и оранжевый II, обладают способностью изменять оттенок после прохождения через сушильные цилиндры. Свежий образец с бумагоделательной машины в течение 5—10 мин. часто меняет оттенок в связи с выравниванием влажности и температуры бумаги применительно к окружающей атмосфере. Таким образом, перед сличением с заданным образцом бумага должна быть охлаждена. На некоторых фабриках в дневное время сличение оттенков образцов производится в рассеянном свете при освещении с северной стороны и в ночное время — при освещении стандартными лампами дневного света. На других предприятиях для сличения цвета образцов пользуются только лампами дневного света, что сводит к минимуму различие в источнике освещения в разные смены.

Определение красящей способности красителей

Определение красящей способности красителя является важным испытанием, с помощью которого химик-колорист определяет марки красителей, которые следует использовать на фабрике. Красители очень сильно различаются по своей красящей способности, и эти различия не всегда компенсируются соответствующими изменениями стоимости красителей. В связи с этим тщательное испытание применяемых на фабрике красителей часто оказывается очень выгодным мероприятием.

Сравнение двух красителей в отношении их красящей способности может быть произведено с применением какой-либо одной массы, например небеленой сульфитной целлюлозы или массы смешанной композиции, например 50% небеленой сульфитной целлюлозы и 50% древесной массы. Сперва производится определение влажности исходной массы, и затем для каждого испытания берется навеска, эквивалентная 3 г этой массы в воздушно-сухом состоянии.

Определение красящей, или «кроющей», способности красителя производится путем выбора одного из красителей в качестве эталона и сравнения с ним красителей с неизвестной красящей способностью; при этом все выкраски приготовляются в одинаковых условиях по концентрации, температуре и т. д. Испытываемые красители могут оказаться слабее или сильнее эталонного красителя. В качестве предварительной проверки до проведения настоящего испытания можно произвести выкраску фильтровальной бумаги. По данным этих выкрасок можно составить представление об относительной красящей способности красителей. Более точная оценка может быть получена путем добавления отмеренных количеств дистиллированной воды к раствору красителя с более сильной красящей способностью до тех пор, пока фильтровальная бумага не будет приобретать окраску той же интенсивности, как от раствора более слабого красителя.

При проведения окончательных испытаний растворы красителей приготовляются в литровых мерных колбах. Затем берется 10 мл раствора эталонного красителя и вводится в красильную кружку объема к отвешенному количеству массы; в другие кружки приливают различные количества раствора испытываемого красителя. Затем во все кружки прибавляют клей и глинозем (а также, соответственно потребности, и иные фиксирующие реагенты) и изготовляют ручные отливки бумаги. Отливки, окрашенные испытываемым красителем, сличаются с отливками, окрашенными эталонным красителем, причем сравниваются наружные стороны отливок. Если точного совпадения оттенков не достигнуто, испытание повторяется снова с изменением количества испытываемого красителя, — до тех пор, пока не будет достигнуто совпадение. Относительная красящая способность испытываемого красителя определяется по количеству этого красителя, необходимому для совпадения оттенка с оттенком эталонного красителя. Результаты могут выражаться количеством весовых частей испытываемого красителя, эквивалентных 100 весовым частям эталонного красителя, или выражаться в процентах от красящей способности стандартного красителя.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум