способ крашения мехового полуфабриката дисперсными красителями

Формула изобретения

Способ крашения мехового полуфабриката дисперсными красителями, включающий обработку его красителем в жидкой среде, отличающийся тем, что в качестве жидкой среды используют диоксид углерода в сверхкритическом состоянии, полученный в герметичной камере при давлении 150-200 атм и температуре 40-60°С, в которую предварительно помещают меховой полуфабрикат и краситель в количестве 0,2-0,25% от массы обрабатываемого полуфабриката, продолжительность обработки 50-60 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано при проведении процесса крашения натуральных и искусственных волокнистых материалов, в частности крашения мехового полуфабриката.

Существующие технологии проведения жидкостных процессов мехового производства предусматривают значительное потребление воды и сброс ее в стоки, требующие строительства специальных очистных сооружений, занимающих огромные площади и по стоимости соизмеримых со стоимостью действующего предприятия. Кроме того, серьезным недостатком традиционной технологии является длительность процессов проникания рабочих растворов в структуру дермы шкуры и последующее склеивание волокон и садка полуфабриката при удалении воды в процессе основной сушки.

Известен способ жидкостных обработок в производстве кожи и меха, в котором вода заменяется органическими растворителями / О сокращении использования воды в производстве кожи / Зурабян К.М. и др. - Кожевенно-обувная промышленность, 1992 г., № 1, с.34. Процессы дубления и крашения проводят в среде органических растворителей - спирте, ацетоне, неограниченно смешивающихся с водой. Несмотря на хорошее качество кожи, этот способ имеет ряд недостатков. Применение гидрофильных растворителей крайне осложняет их последующее отделение от воды и рекуперацию, сохраняется сравнительно большой объем сточных вод.

Альтернативой технологическим процессам, в которых используется вода и органические растворители, служит технология обработки материала в среде диоксида углерода в сверхкритическом состоянии. В качестве среды крашения выступает сверхкритический диоксид углерода (СФК) - состояние вещества, в котором его температура и давление превышают критические параметры. В критической точке две фазы - жидкая и газообразная - становятся неразличимыми. Многие физические свойства СКФ - плотность, вязкость, скорость диффузии - являются промежуточными между свойствами жидкости и газа.

Известна технология крашения бобин ниток в среде сверхкритического диоксида углерода (СКФ) (J. of Supercritical Fluids 35 (2005) 157-166, «Simulation of aqueous and supercritical fluid dyeing of a spool of yarn» M.Banchero, A. Ferri). Процесс проводится в герметичной аппаратуре при температуре 80-120°С, куда под давлением 100-300 атм подается CO₂ и краситель. Данная технология позволяет окрашивать бобины ниток целиком, но при очень высоких температурах - 100°С.

Особенности строения и свойств мехового полуфабриката обуславливают ряд требований, предъявляемых к жидкостным обработкам, температуре 60-65°С, жидкостному коэффициенту (ЖК) 15-25, использование вспомогательных материалов, ПАВ, кислот и т.д., а также подготовительные процессы додубливания и нейтрализации. Все это необходимо для подготовки волоса и кожевой ткани к процессу крашения. ЖК предохраняет волос от свойлачивания и способствует лучшему обводнению шкур, использование вспомогательных веществ необходимо для равномерного распределения красителя в структуре волоса и дермы, а кислота увеличивает диффузию связывания красителя с активными группами субстрата. Температурный режим 60-65°С является оптимальным для работы и безвредным для структуры волоса и кожевой ткани.

Ближайшим аналогом заявляемого изобретения является способ крашения меха в среде органических растворителей (патент РФ № 2280114 МПК D06Р 3/30 2006.)

Крашение ведут в красильной ванне, содержащей растворенный в изопропиловом спирте кислотный краситель, взятый в количестве 1,3-1,5 г/л, изопропиловый спирт в количестве 4-6% от объема красильной ванны, тетрахлорэтилен при жидкостном коэффициенте (ЖК) 20-25 и катионоактивное поверхностно-активное вещество, взятое в количестве 40-50% от массы красителя. Время проведения процесса при 50-55°С составляет 2,0-2,5 часа. Далее следует промывка меха тетрахлорэтиленом и рекуперация растворителей красильной и промывочной ванн.

Недостатком способа является большой объем сточных вод, дополнительная очистка их от органических растворителей и неотработанных красителей.

Технической задачей изобретения является улучшение экологии процесса крашения за счет исключения сточных жидкостей, повышения степени отработки красителей и сокращение продолжительности технологического процесса

Поставленная задача решается следующим образом.

Способ крашения мехового полуфабриката дисперсными красителями, включающий обработку его красителем в жидкой среде, отличающийся тем, что в качестве жидкой среды используют диоксид углерода в сверхкритическом состоянии, полученный в герметичной камере при давлении 150-200 атм и температуре 40-60°С, в которую предварительно помещают меховой полуфабрикат и краситель в количестве 0,2-0,25% от массы обрабатываемого полуфабриката, продолжительность обработки 50-60 минут

Пример осуществления способа.

Крашение осуществляют в специальной установке высокого давления, рассчитанной на работу под давлением 50 МПа (493.58 атм) при 350°С. Полуфабрикат и краситель помещают в рабочую камеру установки и герметично закрывают. Коэффициент заполнения камеры полуфабрикатом 0,2-0,3. Затем при заданной температуре и давлении в кювету подают CO ₂. После истечения заданного времени обработки из кюветы через вентиль выпускают СО₂. В кювете остается окрашенный полуфабрикат, при этом краситель полностью поглощается.

Крашение осуществляется в температурном интервале 40-60°С и давлении 150-200 атм, длительность процесса составляет 1 час.

Оптимальные условия процесса получены экспериментальным путем.

Образцы, окрашенные в данных условиях, имеют равномерную окраску по всей площади. Интенсивность цвета меняется в зависимости от изменения температуры, давления и длительности процесса.

Благодаря исключению воды как среды для крашения мехового полуфабриката полностью исчезают окрашенные сточные воды и ряд экологических проблем, связанных с ними, а следовательно, и финансовые затраты на очистные сооружения.

Данная технология позволяет обрабатывать полуфабрикат в сухом виде. Благодаря этому полностью исключается энергоемкий технологический процесс - сушка.

Предлагаемый способ позволяет снизить расход красителя.

Отсутствие вспомогательных материалов, поверхностно-активных веществ и кислот положительно влияет на физико-механические показатели полуфабриката: волос и кожевая ткань не теряют своих упругопластических свойств.

Исключаются такие подготовительные процессы, как додубливание и нейтрализация.

После крашения полуфабрикат имеет глубокую равномерную окраску как волоса, так и кожевой ткани.

Представленный способ позволяет исключить подготовительные процессы - додубливание и нейтрализацию, водную среду обработки, сушку мехового полуфабриката, использование вспомогательных материалов и кислот, сокращает технологический процесс до 1 часа, обеспечивает более щадящую обработку при температуре 40-60°С.

В таблице приведена характеристика процесса крашения и свойств мехового полуфабриката

Показатели	Прототип	Заявленный способ
Давление в рабочей камере, атм	-	150	200
Температура, °С		60	40
Расход красителя, % от массы полуфабриката	4	0,2	0,25
Продолжительность обработки, мин		60	50
Температура сваривания кожевой ткани, подготовленной к крашению, °С	С додубливанием	Без додубливания
	85	65
Устойчивость окраски к сухому трению, балл	5	5	5
Устойчивость окраски к мокрому трению, балл	4	5	5
Отработка красителя, %	60	97	98

Таким образом, представленный способ позволяет исключить подготовительные процессы - додубливание и нейтрализацию, водную среду обработки, сушку мехового полуфабриката, использование вспомогательных материалов и кислот, сокращает технологический процесс до 1 часа, обеспечивает более щадящую обработку при температуре 40-60°С.

В результате сокращается длительность процесса, исчезает необходимость в очистных сооружениях, уменьшаются технико-экономические показатели, улучшаются физико-механические характеристики мехового полуфабриката, окраска становится более равномерной по всей толще дермы и по всей длине волоса.