Окрашивание как технологический процесс¶

Окрашивание — процесс придания материалу, изделию или объекту устойчивого цвета путём нанесения красителей, пигментов или образования окрашенных соединений непосредственно в структуре материала. Применяется в текстильной, лакокрасочной, полиграфической, строительной, пищевой промышленности, а также в биологии, медицине и парикмахерском деле. Различают поверхностное окрашивание (цвет закрепляется на поверхности) и объёмное (краситель проникает в толщу материала).

¶Общие принципы

Физическая суть окрашивания сводится к взаимодействию красящего вещества с субстратом. Краситель либо адсорбируется на поверхности, либо диффундирует в объём, либо химически связывается с молекулами материала. Устойчивость результата определяется силой этой связи: механическое сцепление даёт наименее стойкий эффект, ковалентное связывание — наиболее долговечный.

Ключевые параметры процесса — концентрация красящего состава, температура, кислотность среды (pH), время выдержки и наличие вспомогательных веществ: протрав, закрепителей, эмульгаторов. Отклонение от технологического регламента приводит к неравномерному тону, слабой фиксации или изменению оттенка.

¶История

Окрашивание — одно из древнейших ремёсел человечества. Природные красители растительного и животного происхождения (индиго, марена, кошениль, куркума) использовались уже в неолите. В Древнем Египте, Индии и Китае существовали развитые технологии крашения тканей; индиго из Индии ценилось наравне с пряностями.

В России с XVI–XVII веков известны центры кустарного крашения льна и шёлка; позднее, в XVIII–XIX веках, появились мануфактуры. Перелом наступил в 1856 году, когда английский химик Уильям Перкин синтезировал мовеин — первый анилиновый краситель. Это положило начало промышленному синтезу красителей и вытеснению природного сырья.

¶Виды и классификация

По природе красящего вещества выделяют:

• Природные красители — растительные, животные, минеральные.
• Синтетические — анилиновые, азокрасители, антрахиноновые, фталоцианиновые и другие.

По способу закрепления на текстиле различают прямые, кислотные, основные, активные (реактивные), дисперсные, кубовые и пигментные красители. По области применения — текстильные, кожевенные, бумажные, пищевые, для пластмасс и лакокрасочных материалов.

¶Технологии

Текстильное крашение проводится периодическим (в аппаратах, барках) или непрерывным (плюсовка, термозоль) способом. Активные красители образуют ковалентную связь с целлюлозными волокнами, что обеспечивает высокую стойкость к стирке.

Окрашивание волос основано на проникновении красящих молекул в кутикулу и кортекс волоса. Перманентные красители содержат окислитель (перекись водорода) и прекурсоры, образующие цвет внутри волоса; оттеночные средства действуют поверхностно.

Металлическое окрашивание (оксидирование, воронение, анодирование) формирует на поверхности металла окрашенную плёнку оксидов или солей, защищающую от коррозии.

Биологическое окрашивание (гистология, микробиология) использует красители для контрастирования структур под микроскопом — например, гематоксилин и эозин.

¶Применение

¶Экологические аспекты

Сточные воды красильных производств содержат токсичные соединения, синтетические красители плохо разлагаются. Применяются очистка (коагуляция, сорбция, биологическая деградация), переход на менее опасные реагенты и замкнутые циклы водопользования. Ряд азокрасителей ограничен в обороте из-за канцерогенных продуктов распада.

¶Стойкость и контроль качества

Стойкость окраски оценивают по устойчивости к свету, стирке, трению, поту и глажению, присваивая баллы по стандартизированным шкалам. Контроль включает колориметрию, спектрофотометрию и визуальное сравнение с эталоном.

¶Интересные факты

• Тирский пурпур получали из желез моллюсков; для одного грамма требовались тысячи особей.
• Индиго долгое время оставалось единственным красителем глубокого синего тона.
• Синтез мовеина считается началом органического синтеза как отрасли.

Источники: Большая российская энциклопедия; химические и текстильные справочники; материалы по истории красителей.