Čo je farbenie polyesteru?

Polyesterové farbenie je komplexný, ale rozhodujúci proces, kdaleboý prepožičiava farbu polyesterovým vláknám, tkaninám a odevu. Kvôli jedinečnej chemickej štruktúre polyesteru - konkrétne jej vysoko kryštalickej a hydrofóbnej povahe - predstavuje výrazné výzvy v porovnaní s prírodnými vláknami, ako je bavlna alebo vlna. Dosiahnutie žiarivých, odolných a konzistentných sfarbení vyžaduje špecializované metódy farbív a farbenia.

Povaha problémov s polyestermi a farbením

Polyester, primárne polyetyléntereftalát (PETón), je syntetický polymér známy pre jeho pevnosť, odolnosť proti vráskam a nízku absorpciu vlhkosti. Tiedo vlastnosti, aj keď sú prospešné pre výkon, sťažujú farbenie:

• Hydrofóbnosť: Polyester nemá reaktívne skupiny nájdené v prírodných vláknach, kdoré sa ľahko viažu s vo vode rozpustných farbív. To znamená, že konvenčné metódy farbenia sa časdo snažia preniknúť do vlákna.

• Vysoká kryštalinita: Pevne zabalená molekulárna štruktúra polyesteru obmedzuje priestor dostupný pre molekuly farbiva na vstup a viazanie sa do vlákna.

• Nedostatok iónových stránok: Na rozdiel od vlákien s prístupnými hydroxylovými alebo aminoskupinami, Polyester nemá vlastné iónové miesta, ktoré môžu vytvárať silné väzby s iónovými farbivami.

Tieto charakteristiky si vyžadujú použitie špecifických tried farbiva a vysokoenergetického farbenia.

Rozptyľujte farbivá: primárna voľba

Prevažná väčšina farbenia polyesteru sa vykonáva pomocou rozptýliť farbivo . Tieto farbivá sú neiónové, relatívne malé a majú nízku rozpustnosť vo vode. Ich mechanizmus účinku sa spolieha na ich schopnosť absorbovať sa do hydrofóbneho polyesterového vlákna prostredníctvom procesu, ktorý sa často opisuje ako „tuhý roztok“.

Takto to všeobecne funguje:

1. Disperzia: Rozptyľovanie farbív sú jemne rozzemné a formulované dispergingovými činidlami, aby sa vytvorila stabilná vodná disperzia.

2. Absorpcia: Keď sa teplota farbenia zvyšuje, zvyšuje sa kinetická energia molekúl farbiva a polyesterových reťazcov. Štruktúra vlákniny sa stáva otvorenejšou, čo umožňuje molekulám farbiva preniknúť do amorfných oblastí polyesteru.

3. Difúzia: Molekuly farbiva difundujú od farbivého kúpeľa na povrch vlákna a potom do vnútorného vlákna.

4. Fixácia: Akonáhle sú vo vlákne, molekuly farbiva sú držané na mieste intermolekulárnymi silami (van der Waalsové sily a vodíková väzba), čím tvoria tuhý roztok v polyesterovej matrici.

Bežné metódy farbenia polyesteru

Na farbenie polyesteru sa používa niekoľko metód, z ktorých každá je optimalizovaná pre rôzne formy materiálových a výrobných stupníc:

1

Toto je najbežnejšia metóda farbenia polyesterových vlákien, priadzí a tkanín. Kvôli vysokej teplote prechodu polyesteru (teplota skla ( $T_g$ ) a bod topenia, sú potrebné vysoké teploty na napučanie vlákniny a uľahčenie prieniku farbiva.

• Proces: Materiál je ponorený do farbivého kúpeľa obsahujúceho rozptýlené farbivá, dispergácie a ďalšie pomocné látky. Kúpeľ sa zahrieva na teploty zvyčajne medzi $120^{\circ }\text{C}$ a $130^{\circ }\text{C}$ ( $248^{\circ }\text{F}$ a $266^{\circ }\text{F}$ ) pod tlakom, aby sa zabránilo varu. Čas farbenia sa môže pohybovať od 30 do 90 minút.

• Vybavenie: Na odolávanie vysokej teploty a tlaku sa používajú špecializované farbivé stroje, ako sú stroje na farbenie prúdu, stroje na farbenie a farbenie lúčov.

• Výhody: Vynikajúce prenikanie farbiva, dobrá farebná rýchlosť a vhodnosť pre širokú škálu odtieňov.

2. Farbenie termosolu (podložka sucha)

Táto metóda nepretržitého farbenia sa používa primárne pre polyester-kottonové zmesi a pre veľké objemy tkaných tkanín.

• Proces:

  1. Vypchávka: Tkanina je čalúnená (impregnovaná) cez farbivový likér obsahujúci disperzné farbivá a migračný inhibítor.

  2. Sušenie: Tkanina sa potom vysuší, často v infračervenom pred sušení alebo sušiči horúcich spalí, aby sa odstránila voda.

  3. Termosoling: Sušená tkanina prechádza cez horúca vzduchová rúra (termosólová jednotka) pri veľmi vysokých teplotách $190^{\circ }\text{C}$ to $220^{\circ }\text{C}$ ( $374^{\circ }\text{F}$ to $428^{\circ }\text{F}$ ), na 60-90 sekúnd. Pri týchto teplotách rozptýlenie farbenia rýchlo rozptýlia a fixujú na polyesterové vlákna.

  4. Umývanie: V prípade zmesí sa vykonáva následný krok premytia (často s reaktívnymi farbivami pre bavlnu), aby sa odstránili nekvalifikované farbivá a farbenie celulózovej zložky.

• Výhody: Vysoká produktivita, nepretržitý proces, dobrý pre dlhé odbory látky.

3. Farbenie nosiča

Táto metóda je teraz menej bežná, ale historicky sa používala na farbenie polyesteru pri atmosférickom tlaku. Nosiče sú organické chemikálie, ktoré dočasne napučiavajú polyesterové vlákno, čo umožňuje preniknúť molekúl farbiva pri nižších teplotách (okolo $95^{\circ }\text{C}$ to $100^{\circ }\text{C}$ or $203^{\circ }\text{F}$ to $212^{\circ }\text{F}$ ).

• Bežní dopravcovia: Tradične sa používali bifenyl, o-fenylfenol a chlórované benzény, ale mnohé z nich sú v súčasnosti obmedzené kvôli environmentálnym a zdravotným problémom.

• Nevýhody: Zvyškový zápach, znížená rýchlosť svetla a problémy so životným prostredím spojené s chemikáliami nosičov.

Dokončenie a po liečbe

Po procese farbenia je na dosiahnutie požadovanej kvality konečného produktu rozhodujúce niekoľko konečných krokov dokončenia:

• Redukčné zúčtovanie: Toto je zásadný krok, najmä pre tmavé odtiene, na odstránenie nekonlečeného alebo povrchového rozptýlenia farbív. Zahŕňa ošetrenie zafarbeného materiálu redukčným činidlom (napr. Hydrosulfit sodný) a alkali pri vysokých teplotách. To zlepšuje trenie rýchlosti (mrznutie) a umývanie rýchlosti.

• Umývanie: Na odstránenie všetkých zvyškových chemikálií a nekvalifikovaných farbív je potrebné dôkladné premytie.

• Sušenie: Materiál sa suší.

• Nastavenie tepla (pre tkaniny): Tento proces stabilizuje rozmery látky, zlepšuje odolnosť vrások a zvyšuje rýchlosť farbiva ďalšou konsolidáciou molekúl farbiva vo vlákne.

Kľúčové faktory ovplyvňujúce farbenie polyesteru

Úspešné farbenie polyesteru závisí od starostlivej kontroly niekoľkých parametrov:

• Výber farbiva: Výber správneho rozptyľovania farbív s vhodnou veľkosťou častíc, sublimáciou a výstavbou vlastností pre požadovaný odtieň a konečné použitie.

• Teplota Kritické pre opuch vlákien a difúziu farbiva.

• Čas: Na úplné prenikanie a fixáciu farbív je potrebný dostatočný čas.

• PH: Kúpeľ farbiva sa zvyčajne musí udržiavať pri mierne kyslom pH (4,5-5,5), aby sa zabezpečila stabilita farbiva a zabránila hydrolýze polyesteru pri vysokých teplotách.

• Pomocňcovia: Na zabezpečenie rovnomerného farbenia a účinnosti procesu sa používa celý rad chemikálií, vrátane dispergingových činidiel, vyrovnávacích činidiel, antifoamingových činidiel a sekvestračných činidiel.

• Predbežné ošetrenie vlákien: Zavesenie, čistenie a nastavenie tepla pred farbením môže výrazne ovplyvniť absorpciu farbiva a konečný vzhľad.

Polyesterové farbenie je sofistikovaný proces, ktorý využíva špecifickú chémiu farbiva a presnú kontrolu fyzikálnych podmienok na prekonanie prirodzených výziev tohto syntetického vlákna. Pokračujúci rozvoj ekologických farbív a efektívnejších strojov na farbenie zostáva v textilnom priemysle zameraním na splnenie požiadaviek na výkon aj udržateľnosť.