Крашение. 
Химия и технология кожи и меха: теоретические основы

Физическая сущность крашения, восприятия цвета и оценки качества крашения

Цель крашения:

• — придать полуфабрикату определенный цвет;
• — облагородить окраску менее ценных видов сырья путем их имитации под более ценные виды. Например, кролик под котика, соболь, рыжую лису; меховую овчину под пушнину; колонка под норку и др.;
• — устранить недостатки природной окраски: желтизну каракуля и др.

Окраска — свойство предметов отражать, переизлучать и рассеивать свет, определяющее их визуальное восприятие — цвет, воспринимаемый человеком в определенных условиях.

Цвет — это ощущение, которое возникает в органе зрения человека при воздействии на него света, отраженного от предметов окружающего мира.

Цвет окружающих нас тел обусловлен как их химическим строением, так и характером падающих на них световых лучей.

Под словом «свет» понимают электромагнитное излучение (электромагнитные волны), воспринимаемое человеческим глазом (видимый свет). С этой точки зрения светом следует считать электромагнитные волны, длины которых лежат в пределах приблизительно от 390 до 770 нм. В этих пределах электромагнитные волны различной длины вызывают ощущение различных цветов.

Окрашенными (цветными) представляются только те тела, которые избирательно поглощают лучи с определенными длинами волн из видимой части спектра.

Красители — органические соединения, обладающие высокими красящими свойствами, т. е. способностью придавать различным материалам прочную и яркую окраску. К ним относятся как цветные соединения, так и бесцветные и слабоокрашенные, которые благодаря окислению в процессе крашения образуют цветные соединения. Такие органические полупродукты условно называют окисляемыми красителями.

Красители обладают способностью интенсивно поглощать и преобразовывать световую энергию в видимой и ближайших с ней ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра и сообщать эту способность другим телам. В зависимости от характера преобразования энергии эти органические соединения обладают цветом или люминесценцией. В первом случае они используются для крашения материалов, во втором — для оптического отбеливания.

Цвет красителей является следствием их взаимодействия со светом, в результате которого происходит поглощение части световых лучей определенной длины волны. Совместное действие видимой части спектра электромагнитных волн вызывает ощущение белого цвета, а раздельное действие пучков излучений, оставшихся после поглощения некоторых из них, — окрашенного. Если же все лучи поглощаются телом, то оно кажется черным.

В молекулах красителей содержатся:

• — ауксохромы (Д) — атомы или группы атомов, содержащие необобщенные электронные пары; это доноры электронов;
• — антиауксохромы (А) — акцепторы электронов;
• — хромофоры — соединения с цепью сопряжения простых и двойных связей:

Все многообразие цветов можно разделить на две большие группы. Цвета бывают ахроматические и хроматические. Группу ахроматических цветов составляют белый, черный и результат их смешения — бесчисленное разнообразие серых цветов. Все остальные цвета являются хроматическими. Многообразие хроматических цветов и их оттенков получается благодаря бесконечному числу их смешения друг с другом.

Известно, что все, что нас окружает и попадает в поле нашего зрения, либо излучает свет, либо его отражает (или пропускает, в случае прозрачных предметов). Если спектр излучаемой телом энергии совпадает (или перекрывается) со спектром видимого излучения, человек воспринимает его как светящийся предмет. Цвет этого тела зависит от спектрального состава излучения.

Тела, имеющие ахроматический цвет, обладают неизбирательным отражением или пропусканием падающих на них лучей, т. е. они в равной степени отражают или пропускают излучения всех длин волн видимой части спектра.

Избирательное спектральное отражение выражается в том, что от поверхности окрашенного предмета окрашивающий свет отражается в меньшей мере, чем от абсолютно белой поверхности, полностью отражающей весь падающий на нее свет (рис. 9.1, а). Серая поверхность равномерно поглощает световые волны разной длины. Отраженный от нее свет не меняет своего спектрального состава, изменяется только интенсивность излучения (рис. 9.1, б).

Черные поверхности, существующие в природе, практически полностью поглощают падающий на них свет (рис. 9.1, в). Идеально черная поверхность не отражает света вообще. Подобные поверхности, отражающие и поглощающие различные световые лучи в равной мере, называются ахроматическими (бесцветными). Все остальные поверхности по-разному отражают свет с разной длиной волны (рис. 9.1, г).

Рис. 9.1. Отражение от различных поверхностей:

а — отражение от прозрачной поверхности; б — отражение от белой поверхности; в — отражение от черной поверхности; г — отражение от цветной поверхности Избирательное отражение влечет за собой появление той или иной окраски, свойственной данному веществу или телу. В этих условиях тело принимает цвет непоглощенных (отраженных) лучей, которые и воспринимаются глазом. Например, краситель, поглощающий красные лучи, обладает зеленым цветом, поглощение желтых лучей дает ощущение синего цвета.

В табл. 9.1 приведены соотношения между поглощаемым красителем (спектральным) и наблюдаемым (дополнительным) цветами. Указанные в таблице интервалы длин волн условны, так как между отдельными цветами нет резких переходов.

Таблица 9.7.

Соотношение между основными и дополнительными цветами.

Повышение или углубление цвета может быть связано с изменением условий поглощения электромагнитных излучений красителем в результате преобразований его структуры, например в результате изменения pH раствора красителя или его взаимодействия с какими-либо реагентами.

Спектральные и дополнительные хроматические цвета подразделяют на простые (монохроматические) и сложные, образованные, соответственно, излучением одной и несколькими длинами волн.

Качество крашения оценивается по трем параметрам дополнительного хроматического цвета: цветовому тону (X, нм), светлотой (%) и чистотой или насыщенностью (%):

• — цветовой тон (оттенок цвета) — это качество цвета, позволяющее дать ему название и обозначаемое такими терминами, как «желтый», «зеленый», «синий» и т. д. Эта характеристика присуща только хроматическим цветам; естественной природной шкалой цветовых тонов является спектр солнечного света;
• — яркость (светлота) — это степень отличия цвета от черного или белого; самым светлым является белый цвет, самым темным — черный; в гамме спектральных цветов самым светлым воспринимается желтый цвет, а самым темным — фиолетовый; светлотные отношения очень важны в композиции, так как одни и те же цветовые тона вызывают у зрителя различные ощущения в зависимости от степени их светлоты.

Ахроматические цвета различаются только по светлоте. Светлота цветов ассоциируется в нашем сознании с количеством черной и белой краски в их смеси. Светлотою же пользуются для характеристики освещенности различных деталей. Субъективная оценка светлоты разноокрашенных деталей определяется в результате сопоставления их с ахроматическими цветами разной светлоты;

— насыщенность — степень или сила выражения цветового тона, степень отличия хроматического цвета от равного ему по светлоте ахроматического; самыми насыщенными являются спектральные цвета, у которых нет ахроматических примесей и цветовой тон воспринимается резко; чем ближе цвет к серому, тем он менее насыщен; насыщенность определяет активность цвета — спектральные цвета более активны, чем малонасыщенные. Эта характеристика цвета указывает на количество краски или на концентрацию красителя.

Существует два принципиально различных метода объективного измерения цвета: спектрофотометрический и фотоэлектрическая колориметрия.

Наиболее широкое применение для количественного измерения цвета получила колориметрическая система, утвержденная Международной осветительной комиссией (МОК), — система измерения цвета с помощью трех координат. X, Y, Z — три реально воспроизводимых цвета, выбранных таким образом, чтобы реальные цвета находились внутри цветового треугольника. Координаты X, Y, Z определяются по специальной диаграмме, называемой цветовым графиком МОК. Эта система базируется на законе оптического смешения цветов, согласно которому любой цвет может быть выражен через три основных, линейно независимых цвета, которым соответствуют монохроматические излучения: красного (X = 700,0 нм), зеленого (X = 546,1 нм), синего (X = 435,8 нм).

Дополнительно по рекомендации Международной организации по стандартизации МОК в разработанную систему была включена возможность определить составляющие цветового различия (при сравнении цветов двух образцов) по трем параметрам хроматического цвета. Используя инструментальные колориметрические методы, можно определить рецептуры для крашения или для оперативного воспроизведения заданного цвета на различных материалах, в том числе текстильных, коже, мехе.

Колористические свойства окрашенного материала зависят от многих факторов, в том числе и от источника света. МОК рекомендует использовать естественный свет, идущий от небосвода, и свет от искусственных источников с конкретными стандартными свойствами.

Кроме колориметрической системы с координатами X, Y, Z, используются и другие системы измерения цвета, например с помощью таких характеристик, как цветовой тон, чистота цвета, коэффициент яркости или отражения.

Цвет образца можно определить, зная доминирующую длину волны, чистоту цвета и коэффициент отражения (яркости). Естественно, что при одинаковых значениях этих величин образцы должны иметь один и тот же цвет. Однако было обнаружено, что между цветовыми ощущениями человека и спектральным составом цвета образца нет прямой связи; при исследовании большого числа окрашенных образцов различных цветов установлено, что цветовые характеристики (доминирующая длина волны, чистота цвета и яркость) не всегда дают правильные представления о цвете образца, его тоне и насыщенности.

Если расположить окрашенные образцы в ряд по возрастающим значениям доминирующей длины волны, то они не воспроизводят те же цвета образцов, оцениваемых визуально. Это особенно характерно для коричневых, бежевых, желтых цветов. Приведем примеры, подтверждающие это положение: два образца разных цветов (желтого и защитного) отличаются чистотой цвета, но имеют одну и ту же доминирующую длину волны; другие два образца имеют разную доминирующую длину волны, но при визуальном наблюдении характеризуются одним и тем же коричневым цветом. По-видимому, это связано с тем, что до сих пор нет стандартизованного инструментального метода оценки цвета образцов, хотя приведенные выше количественные методы определения цвета образцов используются при проведении научно-исследовательских работ.