Окрашивание как физико-химический процесс¶

Окрашивание — процесс придания материалу, изделию или поверхности устойчивого цвета путём введения, нанесения или образования красящих веществ. Относится к области химической технологии, колористики и материаловедения; охватывает текстиль, кожу, бумагу, древесину, пластмассы, стекло, металлы, волосы и другие субстраты. Ключевые характеристики процесса — глубина проникновения красителя, равномерность (ровнота) окраса, устойчивость к свету, воде, трению и стирке.

¶История

Практика окрашивания известна с глубокой древности. В Древнем Египте, Индии и Китае применяли природные красители растительного и животного происхождения: индиго, марену, куркуму, кошениль, пурпур из морских моллюсков. В России с древности использовали растительные красители — марену, вайду, луковую шелуху, кору дуба, берёзовую кору для дубления и окраски кож и тканей. С XVI–XVII веков развивались красильные мануфактуры, а в XIX веке синтез анилиновых красителей (1856, У. Перкин) положил начало промышленной химии красителей. В XX веке появились активные (реактивные) красители, обеспечивающие химическую связь с волокном, и автоматизированные линии крашения.

¶Классификация

¶По природе красителя

• Природные — растительные (индиго, марена), животные (кармин), минеральные (охра, умбра).
• Синтетические — анилиновые, азокрасители, антрахиноновые, фталоцианиновые и др.

¶По способу взаимодействия с материалом

• Прямые — наносятся без протравы, удерживаются слабыми связями.
• Кислотные и основные — требуют соответствующей среды.
• Активные (реактивные) — образуют ковалентную связь с волокном.
• Дисперсные — для гидрофобных волокон (полиэстер, ацетат).
• Кубовые — восстанавливаются в растворимую форму, затем окисляются в волокне.
• Пигменты — нерастворимые, закрепляются связующим.

¶По субстрату

Текстиль, кожа и мех, бумага, древесина, волосы, пластмассы, стекло, металлы (анодирование, гальваническое окрашивание).

¶Технология

Основные стадии: подготовка материала (отварка, беление, протравливание), приготовление красильной ванны, собственно крашение, промывка, закрепление и сушка. Способы нанесения:

Важнейшие параметры: температура, pH, концентрация красителя и электролитов, время выдержки, модуль ванны (отношение объёма жидкости к массе материала).

¶Окрашивание волос

Отдельная область — косметология. Применяются:

• Осветление (блондирование) — окисление меланина пероксидом водорода в щелочной среде.
• Тонирование — нанесение неустойчивых прямых красителей.
• Стойкое окрашивание — окислительные красители (прекурсоры + проявитель), проникающие в кортекс волоса.
• Натуральные красители — хна, басма, кофе, чай.

Стойкость зависит от структуры волоса, пористости и соблюдения технологии.

¶Окрашивание в промышленности и искусстве

В текстильной промышленности окрашивание определяет потребительские свойства тканей. В полиграфии и живописи используются пигменты и связующие. В строительстве распространены фасадные краски и колеровка. В фотографии исторически применялись процессы тонирования и цветной печати. В декоративно-прикладном искусстве России известны набивные ткани (ивановские ситцы), роспись по дереву (Хохлома, Городец) и окраска керамики.

¶Экология и безопасность

Сточные воды красильных производств содержат токсичные соединения, что требует очистки и перехода на малоотходные технологии. Ряд синтетических красителей и их прекурсоров относится к опасным веществам; при работе с ними применяют средства индивидуальной защиты. Разрабатываются биоразлагаемые красители и методы крашения сверхкритическим диоксидом углерода.

¶Показатели качества

• Ровнота — отсутствие пятен и полос.
• Глубина тона — насыщенность цвета.
• Прочность окраски — устойчивость к свету, стирке, поту, трению (оценивается в баллах).
• Соответствие эталону — по спектрофотометрическим данным.

¶Интересные факты

• Пурпур античных времён получали из железы моллюска мурекс; для одного грамма требовались тысячи особей.
• Индиго долгое время было одним из самых дорогих товаров мировой торговли.
• Термин «окрашено» в переносном смысле употребляется для описания субъективной подачи информации.

Источники: учебные пособия по химической технологии текстильных материалов, колористике и материаловедению; справочники по красителям; энциклопедические издания по химии и декоративно-прикладному искусству.