Файл: Голомб, Л. М. Физико-химические основы технологии выпускных форм красителей.pdf

после каждого последующего разрушения. Нарастание прочности (рис. 5.18) протекает плавно; характер структурирования сохра­ няется при каждом последующем разрушении. Восстановление структуры происходит медленно. Малая прочность пасты и выражен­ ная способность обратимо восстанавливать структуру характери­ зует ее тиксотропные свойства, обусловливающие легкость гомогени­ зации и седиментационную устойчивость; получаемые при печати рисунки отличаются чистотой и интенсивностью.

Кинетические кривые структурообразования паст для печати Кубового ярко-зеленого Ж (рис. 5.19), приготовленных по одной рецептуре, но из пигментов, выделенных тремя способами, свидетель­ ствуют об их различном поведении: паста 1, твердая фаза которой состоит из технического исходного пигмента, выделенного в производ­ ственных условиях после бромирования в среде серной кислоты и содержащего среди мелких частиц крупные анизометрические кристаллиты (до 25—30 мкм), структурируется незначительно. На­ чальная прочность разрушенной структуры пасты 2, которая со­ держит пигмент, выделенный из лейкораствора окислением кисло­ родом воздуха, в 2,5 раза больше, чем у первой. Это объясняется тем, что кристаллы приобрели неправильную форму и более высокую дисперсность. Паста 3, содержащая краситель в виде тонких, анизо­ метрических частиц, полученных конденсационным способом путем выделения из раствора в серной кислоте на воду, структурируется подобно пасте 2, но прочность ее структуры значительно ниже. Условия выделения красителей оказывают сильное влияние на струк­ туру и дисперсность частиц и их колористические свойства. Значи­ тельную роль играют такие трудноучитываемые факторы, как ско­ рость и однородность перемешивания, местные перегревы, равно­ мерность распределения частиц в жидкости и т. п.

Микроскопическое определение скорости восстановления по спо­ собу, описанному автором [136], позволяет устанавливать влияние размера частиц и способа выделения красителей на скорость их вос­ становления. Он наиболее пригоден для изучения легко восстана­ вливающихся тиоиндигоидов, т. е. обладающих редоксипотенциалом ниже — 250 мВ [124]. Продолжительность полного восстановления Тиоиндиго ярко-розового Ж и Тиоиндиго оранжевого КХ зависит от тонины частиц (табл. 5.10).

Форма частиц красителя не влияет на форму щелочных солей лейкосоединений, которые образуются в процессе запаривания в среде загустки. Образующиеся при этом калиевые соли лейко­ соединений имеют одинаковую форму: длинные иглы у Тиоиндиго ярко-розового Ж и горошины у Тиоиндиго оранжевого КХ — не­ зависимо от способа выделения красителя (рис. 5.20). Отличаются они лишь по дисперсности — наиболее мелкие частицы образуются при восстановлении красителей, выделенных из кубозолей. Лейкосоединения Тиоиндиго алого, розового 2С, красно-коричневого Ж и черного имеют изометрическую форму; частицы калиевой соли лейкосоединения Броминдиго 3 представляют собой весьма длинные волокнистые образования.

Изучение этим же методом влияния добавок солюционной соли, катализаторов восстановления (ККА) и железного купороса на скорость восстановления и форму лейкосоединений позволило уста­ новить следующее. В случае Тиоиндиго красно-фиолетового 2К восстановление протекает быстрее в присутствии солюционной соли и железного купороса, а калиевая соль лейкосоединения имеет форму тонких веретенообразных кристаллов (I = 2Ц-2.5 мкм; d = = 0,3^-0,5 мкм), т. е. резко отличается от формы лейкосоединений Тиоиндиго ярко-розового Ж и Тиоиндиго оранжевого КХ. Раство­ римость солей лейкосоединений в тонкой пленке загустки очень низка. Фиксируемость упомянутого красителя (СФ = 91% при 5-ми- нутном запаривании) свидетельствует о том, что в практических

Рис. 5.21. Влияние концентрации ДНФ (числа на кривых) на ки­ нетику структурирования Кубового темно-синего КП (а), Кубо­ вого ярко-фиолетового КП (б), Йубового ярко-зеленого ЖП (в).

условиях запаривания растворимость лейкосоединений вполне удов­ летворительна, что и обеспечивает переход красителя из загустки в волокно.

Влияние ПАВ на структурообразование в пастах. Из ПАВ, при­ меняемых при приготовлении выпускных форм, наибольшее значе­ ние и распространение получили продукты типа диспергатора НФ. Его действие как разжижителя жидких форм до работ [2, И ] коли­ чественно не измерялось; оставалась также экспериментально не доказанной возможность регулирования структурно-механических свойств паст путем введения соответствующих добавок. Влияние ДНФ на разжижение жидких выпускных форм изучалось методом погружения конуса (рис. 5.21) [11]. Прочность структуры паст Кубового темно-синего К (а) уменьшается по мере увеличения кон­ центрации ДНФ. Добавка 3% ДНФ приводит к снижению Рм раз­ рушенной структуры в 3,2 раза, а восстановившейся — в 4 раза. Это же явление, хотя и менее выраженное, имеет место у паст Кубо­ вого ярко-фиолетового К (б) и Кубового ярко-зеленого Ж (в).

Таблица 5.11

Влияние концентрации ДНФ на структурно-механические свойства паст для печати

По сравнению с пастой 1, содержащей 0,7% ДНФ, прочность струк­ туры пасты с 3%-ным его содержанием как в разрушенном, так и в частично восстановившемся состоянии (после 6 ч) в два раза меньше. При содержании ДНФ от 1 до 3% в пастах Кубового темно­ синего К и Кубового ярко-зеленого Ж прочность разрушенной струк­ туры 1,5—1,75 гс/см2. Для Кубового ярко-зеленого Ж тиксотроп­ ное упрочнение после 24 ч выражается величиной Ры= 2,1 -f-2,5 гс/см2 при содержании ДНФ от 1 до 3%. Так как пластичность умень­ шается с повышением концентрации ДНФ (табл. 5.11), изменяется и температура застывания паст, которая связана с их структурно­ механическими свойствами.

Механизм описанного действия ДНФ находит объяснение в свете существующих представлений о коагуляционных тиксотропных структурах [38], которые образуются в результате сцепления частиц дисперсной фазы силами Ван-дер-Ваальса. Коагуляционные центры располагаются на концах и ребрах кристаллических частиц при достаточной их анизометрии, что характерно для этих красителей. При введении диспергатора в пасты адсорбция происходит в первую очередь на концах микрокристаллов красителей, что приводит к умень­ шению сил сцепления и выражается в понижении Р м. С увеличением концентрации диспергатора ослабление прочности продолжается до тех пор, пока все ребра не будут покрыты адсорбированным слоем ДНФ; прочность структуры снизится до минимума, произойдет полное разжижение системы. Дальнейшее повышение концентрации ДНФ не приводит к изменению прочности. Выбор оптимальной концентрации разжижителя должен диктоваться соображениями технологического порядка и требованиями, предъявляемыми к коло­ ристическим свойствам — ровноте окраски и коэффициенту полез­ ного использования красителя в печати. О связи между структурно­ механическими и колористическими свойствами паст для печати можно судить, например, по результатам изучения паст Кубового ярко-зеленого Ж с различным содержанием ДНФ (табл. 5.12), кинетика структурирования которых представлена на рис. 5.15.

180

Оптимальный колористический эффект в печати устанавливался на основании совместного рассмотрения колористических показа­ телей образцов печати по миткалю, полученных в условиях стан­ дартного ронгалитно-поташного способа. При запаривании в те­ чение 1 мин все пасты фиксируются лучше, чем паста 1 с 0,7% ДНФ, принятая за эталон. Они характеризуются величиной КЭ меньшей, чем у эталона, по значение ПЭ такое же или выше.

Таблица 5.12

З а в и с и м о с т ь с т р у к т у р н о - м е х а н и ч е с к и х и к о л о р и с т и ч е с к и х п а р а м е т р о в л а с т д л я п е ч а т и

У пасты 4 с 3% ДНФ величина К ниже на 15%, чем у эталона, ПЭ на 12% больше, т. е. паста 4 наиболее эффективна в печати. При запаривании в течение 3 мин все три показателя — К, ПЭ, КЭ близки или несколько выше, чем у эталона. У пасты 3 с 2% ДНФ колористический эффект выше, чем у пасты 4, а эффективность в пе­ чати очень близка. При запаривании в течение 5 мин у пасты 4 при самом высоком значении СФ показатели КЭ и КП близки к тем, которые дает паста 3. По своей пластичности и способности к тиксо­ тропному структурированию паста 3 отвечает необходимым требо­ ваниям, о чем можно судить по кривым структурообразования.

Применение паст с содержанием 2% ДНФ наиболее рационально, так как в пастах для печати он может оказывать отрицательное влияние на свойства печатных красок. На примере эмульсионных загусток типа вода — масло для печатания кубовыми красителями показано [19], что с повышением концентрации ДНФ от 0,2 до 2,0% прочность структуры эмульсий снижается. Это разрушение происходит

181

за счет гидротроппого растворения эмульгатора ДНФ, который давно используется в качестве дефлокулянта исходных водных паст красителей, твердых на вид даже при весьма высоком содер­ жании влаги — до 70—80%.

Эти добавки производятся без учета изменений структурно­ механических свойств разжиженной системы. Влияние ДНФ как разжижителя исходных паст изучено на примере Кубового яркозеленого Ж, Кубового ярко-оранжевого КХ и Дисперсного ро­ зового 2G полиэфирного (рис. 5.22). Разность ri0 — т)м весьма

значительна, величина г|0 для всех трех паст уменьшается с повы­ шением содержания ДНФ, но до определенного предела, выше ко­ торого вязкость увеличивается. Вязкость самого раствора, образуе­ мого ДНФ в водной среде паст, становится большей, и он уже играет роль связующего, а но разжижителя. Значения же т)н — вязкости, отвечающей максимальному разжижению исходных паст за счет разрушения их структуры при больших напряжениях сдвига Рк, колеблются в относительно узких пределах от ~ 0,5 до 1 П, что на два порядка ниже вязкости г|0 практически неразрушенной структуры паст. С точки зрения технологии приготовления выпускных форм это означает, что для разжижения в обычных вертикальных смеси­ телях с мешалками исходные пасты следует загружать в раствор ДНФ. Если же требуется после добавки ДНФ получить высоко­ дисперсную массу, как, например, для диспергирования в пластич­ ном режиме, концентрация ДНФ должна превышать оптимальную

183