Фарбування, додання текстилю, шкірі, паперу, пластмасам і ін. матеріалам забарвлення, достатньою для практичних цілей стійкістю, що володіє, до дії світла, водних і мильних обробок, тертю і тому подібне На відміну від До., нанесення на спеціально підготовлену поверхню шару рідкого лакофарбного матеріалу, створюючого після висихання суцільну тверду плівку, називають забарвленням (див. Лакофарбні покриття ) . До. відомо з глибокої старовини, особливо широке поширення отримало у зв'язку з розвитком крупного мануфактурного виробництва. Велике значення для розвитку До. мав синтез (у 2-ій половині 19 ст) органічних фарбників, що майже повністю витіснили дорогі і менш міцні природні.
Методи До. визначаються властивостями фарбників і забарвлюваного матеріалу. Для До. папери (підквітки паперової маси і К. готового паперу) застосовують мінеральні пігменти (ультрамарин, охра і ін.) і фарбники (основні, кислотні, прямі, сірчисті, кубові). Про способи До. цими фарбниками див.(дивися) нижче. Для До. готового паперу її занурюють в розчин фарбника (частіше кислотного) або наносять на її поверхню тонкий шар мінеральних речовин (бланфікса і ін.) із склеювальними і фарбувальними речовинами. Глибинне До. шкіри (червонодубленою, хромовою, лайки, замша) здійснюють протравними, кислотними, основними, прямими фарбниками і спеціальними фарбниками для шкіри. Для покривного До. шкіри користуються головним чином пігментами у поєднанні з єднальними і пленкообразователямі (казеїном, нітроцелюлозою і ін.). Для До. хутра застосовують окислювальні, кубові, кислотні, протравні фарбники і спеціальні фарбники для хутра. Методи До. пластмас визначаються технологією здобуття і властивостями цих матеріалів. Для До. термопластов полімеризацій фарбники вводять в мономер до полімеризації або ж в готовий полімер перед литвом і пресуванням. Для здобуття прозорих забарвлених продуктів застосовують термостійкі жиророзчинні і основні фарбники. Фарбування відбувається в результаті розчинення цих фарбників в масі полімеру. Непрозорі забарвлені продукти виходять при використанні фарбників з наповнювачами або нерозчинних в пластмасі пігментів. Для фарбування конденсаційних термореактивних пластмас (фенопластов, амінопластів) фарбники з наповнювачами і пігменти вводять при виготовленні пресу-порошків.
Для До. волокнистих матеріалів готують т.з. фарбувальну ванну, до складу якої входять фарбник, допоміжні речовини і вода. Процес До. полягає в мимовільному переході фарбника з фарбувальної ванни в волокно до встановлення рівноваги. Швидкість досягнення рівноваги, а значить, і швидкість До. в цілому визначаються коефіцієнт дифузії фарбника у волокні. Цей коефіцієнт в тисячі і сотні тисяч разів менший, ніж коефіцієнт дифузії у водному середовищі. Збільшити швидкість дифузії фарбників у волокні, а отже, і швидкість До. можна трьома дорогами: підвищенням температури, введенням у фарбувальну ванну деяких типів гідрофільних органічних розчинників, створенням умов сприяючих набуханню волокна. Всі ці напрями широко використовуються для інтенсифікації К. Волокна і вироби з них фарбують в апаратах періодичну і безперервну дії. Найбільшого поширення набули останні, оскільки вони забезпечують високу продуктивність праці і устаткування. До. називають гладким, якщо матеріал фарбують суспіль в один колір, і візерунчастим або друкарським, якщо він забарвлений в декілька кольорів.
Фарбування прямими фарбниками. Прямі фарбники добре растворіми у воді, причому в розчинах поряд з аніонами фарбувальних речовин присутні і їх агрегати більшої або меншої величини. До фарбників цього типа відносяться азобарвники . Їх використовують головним чином для До. целюлозних волокон, а також шовку, шерсті і поліамідних волокон. Фарбувальна речовина на волокні стримується ван-дер-ваальсовимі силами і, мабуть, завдяки утворенню водневих зв'язків. Залежно від бажаної інтенсивності забарвлення витрата фарбників складає 1—4% від маси волокна. У фарбувальну ванну вводять до 20% (від маси матеріалу) куховарської солі або сульфат натрію для збільшення вибираної фарбника з ванни і підвищення інтенсивності забарвлення. Оптимальна температура в разі вживання періодичного До. 70—90 °С. За безперервним способом До. забарвлюваний матеріал просочують при температурі 90—95°С розчином фарбника з концентрацією 1—20 г/л, запарюють в запарній камері при 102°С протягом 60—90 сік (для інтенсифікації проникнення фарбника у волокно) і промивають. Для кращого фарбування волокон і підвищення рівномірності забарвлення у фарбувальну ванну необхідно додавати органічні розчинники типа етаноламінів, т.з. вирівнювачі (10 г/л ). Забарвлення прямими фарбниками не володіє досить високою міцністю, тому її зміцнюють за допомогою спеціальних препаратів.
Фарбування активними (реактивними) фарбниками. Активні фарбники використовують для До. целюлозних, білкових і поліамідних волокон. До. складається з двох стадій: просочення волокнистого матеріалу розчином фарбника і фіксації його в лужному середовищі. На цій останній стадії фарбник реагує з волокном і утворює з ним нове забарвлене з'єднання, наприклад:
Частина фарбника (до 30% ) взаємодіє з водою. Гідролізований водою фарбник необхідно повністю видалити з волокна при промиванні, інакше різко знизяться показники міцності забарвлення до мокрих обробок. До. активними фарбниками проводять періодичним, напівбезперервним і безперервним способами. Найбільш поширений однованний плюсовочно-запарній спосіб, при якому після просочення забарвлюваного матеріалу розчином фарбника у присутності бікарбонату натрію проводять (з проміжною сушкою або без неї) запарювання волокна при температурі 100—103 °С, після чого забарвлене волокно промивають і висушують.
Фарбування кубовими і сірчистими фарбниками. Кубові фарбники нерастворіми у воді і тому для До. їх заздалегідь відновлюють в лужному середовищі гідросульфітом натрію, внаслідок чого виходять розчинні натрієві солі лейкосполук, що поглинаються целюлозними волокнами з водних розчинів. Окисленням киснем повітря або ін. окислювачами лейкосполуки переводять у вихідні нерозчинні фарбники, які міцно стримуються в порах волокна. До кубових фарбників відносяться поліциклічні фарбники і індигоїдні фарбники . Залежно від типа вживаного фарбника До. ведуть при температурах від 30 до 80°С. Аналогічним чином застосовують нерозчинні сірчисті фарбники . Відмінність полягає в тому, що як відновник використовують не гідросульфіт, а сульфід натрію. Фарбувальна здатність сірчистих фарбників невелика, тому при До. у темні кольори беруть до 20% фарбника від маси волокна. До. ведуть при температурі, близькій до 100 °С. Існують і розчинні у воді препарати сірчистих фарбників. При їх використанні текстильний матеріал просочують водним розчином фарбника, висушують гарячим повітрям і обробляють в розчині, що містить сульфід натрію і їдкий натр. У цьому розчині при 80—90 °С протягом 30 сік відбувається прояв фарбника, тобто перехід його в початкову нерозчинну у воді форму.
Окрім відновного способу До. кубовими фарбниками, широко застосовується т.з. суспензійний метод. В цьому випадку волокнистий матеріал просочують високодисперсною суспензією кубового фарбника, висушують, а потім обробляють лужним гідросульфітним розчином. Нерозчинний фарбник безпосередньо на волокні переходить в розчинну натрієву сіль лейкосполуки, яка сорбувала волокном і дифундує всередину його при подальшому запарюванні. Окислення лейкосполуки у вихідний фарбник і фіксація його на волокні відбуваються при обробці розчинами окислювачів, наприклад K 2 Cr 2 O 7 або H 2 O 2 , після чого матеріал ретельно промивають.
Особливу групу кубових фарбників складають розчинні у воді препарати — кубозолі . Їх водними розчинами просочують волокнисті матеріали і потім різними способами (нітритним, біхроматним, запарним і т. д.) в кислому середовищі проводять гідроліз і окислення кубозолей. В результаті на волокні фіксується первинний кубовий фарбник, з якого був отриманий відповідний кубозоль.
Фарбування нерозчинними азобарвниками, що утворюються у волокні (холодне К .). В ході такого До. фарбники синтезуються безпосередньо на волокні в результаті поєднання азосоставляющих (азотолов ) з діазонію солями . При До. волокно просочують лужним розчином азотолу, висушують і обробляють на холоді при ph 7—9 водним розчином солі діазонію. На волокні відбувається реакція азосполуки, і воно забарвлюється. Т. о. забарвлюють целюлозні волокна, але при відомій модифікації методу нерозчинні азобарвники можна синтезувати і в поліамідних, поліефірних і поліакрилонітрильних волокнах.
Окрім нерозчинних азобарвників, на волокні можна синтезувати і ін. пігменти, зокрема чорний анілін, що є найбільш поширеним окислювальним фарбником. Його отримують шляхом окислювальної конденсації аніліну в середовищі мінеральної кислоти. Як окислювач застосовують хлорат натрію і біхромат натрію або калія; каталізаторами окислювального процесу є мідний купорос, железісто- і залізосинеродистий калій і ін.
Для До. волокон використовують і готові органічні пігменти, для їх фіксації — різні синтетичні єднальні речовини, наприклад передконденсати мочевіно- і меламіноформальдегидних смол.
Фарбування катіонними фарбниками. Катіонні фарбники — зазвичай моноазобарвники (див. Азобарвники ) і поліметіновиє фарбники . Забарвлюють поліакрилонітрильні волокна в яскраві насичені кольори, забарвлення володіють досить високою міцністю. Фарбник фіксується на волокні міжмолекулярними силами і завдяки утворенню іонних зв'язків:
,
де А — — аніон, наприклад Ch 3 So 4 — . До. виробляють в оцтовокислому середовищі у присутності глауберової солі і вирівнюючих речовин; температура ванни 95—100°С, тривалість До. 60—90 мин. Витрата фарбника 2—5%, оцетової кислоти 1—5%, глауберовій солі 5—15% і вирівнювача 2—6% від маси забарвлюваного матеріалу. Існують і безперервно-потокові методи До. поліакрилонітрильних волокон катіонними фарбниками. В цьому випадку для прискорення проникнення фарбника у волокно використовують резорцин, етіленкарбонат і ін. речовини. Волокнисту масу просочують розчином фарбника (5—10 г/л ) , що містить названі прискорювачі (10—50 г/л ), запарюють при 103°С протягом 60— 90 сік і ретельно промивають.
Фарбування кислотними і протравними фарбниками. Кислотні фарбники растворіми у воді завдяки наявності груп So 3 M (рідше COOM, де М-код — Na, До або Nh 4 ), So 2 Nh 2 , So 2 Ch 3 і ін., до них відносяться фарбники антрахінону і азобарвники . Застосовуються в основному для До. білкових і поліамідних волокон, а також шкіри, хутра, паперу деревини і ін. матеріалів. У процесі До. фарбник взаємодіє з волокном за схемою:
В закріпленні фарбника на волокні беруть участь також ван-дер-ваальсови сили. До. здійснюють при ph 3—5 у присутності глауберової солі і вирівнювача. температура До. 85—90°С, тривалість 45— 60 мин. Так само фарбують білкові і поліамідниє волокна протравними фарбниками, що забарвлюють волокно і що закріплюються на нім при подальшій обробці деякими хімічними речовинами, звані протравами. Найважливіші протравні фарбники — хромові, які після просочення волокна обробляють розчином біхромату натрію, причому хром відновлюється з шесті- в тривалентний стан з освітою на волокні нерозчинних комплексних з'єднань фарбників: ( мал. ). Такі комплекси можуть стримуватися на волокні і ван-дер-ваальсовимі силами. Хромові фарбники дають забарвлення великій міцності до дії світла і мокрих обробок. Залежно від будови фарбників До. проводять в кислому або нейтральному середовищі з добавкою вирівнювачів. Найбільше вживання як хромових отримали азо і фарбники антрахінону.
Фарбування дисперсними фарбниками. По хімічній будові дисперсні фарбники відносяться до азобарвникам або фарбникам антрахінону. Зазвичай їх застосовують для До. поліамідних, поліефірних, поліакрилонітрильних і ацетатних волокон. Молекули дисперсних фарбників мають малі розміри і легко проникають в щільні синтетичні волокна. Крім того, у них відсутні аніонні групи, що перешкоджають взаємодії фарбника з волокном, що має у воді негативний заряд. Дисперсні фарбники погано растворіми в гарячій воді, тому їх подрібнюють (диспергують) до розміру часток менше 2 мкм. Поліамідниє і діацетатниє волокна забарвлюють у ванні, що містить диспергатор. До. починають при температурі 40—50°С і потім ведуть протягом 1 години при 80°С. Поліефірниє і поліакрилонітрильні волокна, що відрізняються підвищеною щільністю, в цих умовах практично зовсім не забарвлюються. Тому для До. таких волокон необхідно підвищити температуру до 130—140°С або застосувати переносники — речовини що розпушують структуру полімеру. Як переносників застосовують про -оксидіфеніл, моно- і діхлорбензоли, бензойну і саліцилову кислоти, бетанафтол, крезоли і так далі Їх оптимальна концентрація у фарбувальній ванні 3—8 г/л . Дуже ефективними для поліефірних волокон є безперервно-потокові методи До. — термозольний і вапокол-процеси. По обох цим способам волокно спочатку просочують злегка загущеною високодисперсною суспензією фарбника і потім після сушки прогрівають протягом 60—90 сік при температурі 200—210°С (термозольний процес) або піддають дії пари трихлоретилену (вапокол-процес). Після таких обробок волокно промивають і висушують.
Літ.: Віккерстафф Т., Фізична хімія фарбування, пер.(переведення) з англ.(англійський), М-кодом, 1956; Мірошників Би. Н., Мориганов П. Ст, Теорія і практика інтенсифікації процесів фарбування, М., 1969; Садів Ф. І., Корчагин М. Ст, Матецкий А. І., Хімічна технологія волокнистих матеріалів, 3 видавництва, М., 1968: Вживання кубових фарбників, пер.(переведення) з англ.(англійський) під ред. Ст Якобі, М., 1957, с. 113—24; Андросов Ст Ф., Фель Ст С., Фарбування синтетичних волокон, М., 1965.
