Thuốc nhuộm polyester là gì?

Nhuộm Polyester là một quá trình phức tạp nhưng quan trọng truyền tải màu sắc cho sợi polyester, vải và hàng may mặc. Do cấu trúc hóa học độc đáo của Polyester, đặc biệt là bản chất tinh thể và kỵ nước cao của nó, nó đưa ra những thách thức khác biệt so với các sợi tự nhiên như bông hoặc len. Đạt được màu sắc rực rỡ, bền và nhất quán đòi hỏi thuốc nhuộm và phương pháp nhuộm chuyên dụng.

Bản chất của các thử thách polyester và nhuộm

Polyester, chủ yếu là polyetylen terephthalate .PET), là một polymer tổng hợp được biết đến với sức mạnh, khả năng chống nhăn và hấp thụ độ ẩm thấp. Những tính chất này, trong khi có lợi cho hiệu suất, khiến việc nhuộm khó khăn:

• Tính kỵ nước: Polyester thiếu các nhóm phản ứng được tìm thấy trong các sợi tự nhiên dễ dàng liên kết với thuốc nhuộm hòa tan trong nước. Điều này có nghĩa là các phương pháp nhuộm thông thường thường đấu tranh để thâm nhập vào sợi.

• Độ kết tinh cao: Cấu trúc phân tử được đóng gói chặt chẽ của polyester giới hạn không gian có sẵn cho các phân tử thuốc nhuộm vào và liên kết trong sợi.

• Thiếu các trang web ion: Không giống như các sợi có các nhóm hydroxyl hoặc amino có thể truy cập, polyester không có các vị trí ion cố hữu có thể tạo thành liên kết mạnh với thuốc nhuộm ion.

Những đặc điểm này đòi hỏi phải sử dụng các lớp thuốc nhuộm cụ thể và điều kiện nhuộm năng lượng cao.

Thuốc nhuộm phân tán: Lựa chọn chính

Phần lớn thuốc nhuộm polyester được thực hiện bằng cách sử dụng Phân tán thuốc nhuộm . Những thuốc nhuộm này không ion, tương đối nhỏ và có độ hòa tan trong nước thấp. Cơ chế hành động của họ phụ thuộc vào khả năng hấp thụ vào sợi polyester kỵ nước thông qua một quá trình thường được mô tả là "dung dịch rắn".

Đây là cách nó thường hoạt động:

1. Phân tán: Thuốc nhuộm phân tán được nghiền mịn và công thức với các tác nhân phân tán để tạo ra sự phân tán trong nước ổn định.

2. Hấp thụ: Khi nhiệt độ nhuộm tăng, động năng của các phân tử thuốc nhuộm và chuỗi polyester tăng lên. Cấu trúc sợi trở nên cởi mở hơn, cho phép các phân tử thuốc nhuộm xâm nhập vào các vùng vô định hình của polyester.

3. Khuếch tán: Các phân tử thuốc nhuộm khuếch tán từ bể nhuộm lên bề mặt sợi và sau đó vào bên trong sợi.

4. Sự cố định: Khi ở bên trong sợi, các phân tử thuốc nhuộm được giữ tại chỗ bởi các lực liên phân tử .lực Van der Waals và liên kết hydro), tạo thành một dung dịch rắn trong ma trận polyester.

Phương pháp nhuộm polyester phổ biến

Một số phương pháp được sử dụng để nhuộm polyester, mỗi phương pháp được tối ưu hóa cho các hình thức vật liệu và quy mô sản xuất khác nhau:

1. Nhu nóng, nhiệt độ cao, áp suất cao (HTHP)

Đây là phương pháp phổ biến nhất để nhuộm sợi polyester, sợi và vải. Do nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh cao của Polyester ( $T_g$ ) và điểm nóng chảy, nhiệt độ cao được yêu cầu để làm sưng sợi và tạo điều kiện cho sự thâm nhập của thuốc nhuộm.

• Quá trình: Các vật liệu được ngâm trong bể thuốc nhuộm có chứa thuốc nhuộm phân tán, chất phân tán và các phụ trợ khác. Bồn tắm được làm nóng đến nhiệt độ thường giữa $120^{\circ }\text{C}$ Và $130^{\circ }\text{C}$ ( $248^{\circ }\text{F}$ Và $266^{\circ }\text{F}$ ) dưới áp lực để ngăn chặn sự sôi. Thời gian nhuộm có thể dao động từ 30 đến 90 phút.

• Thiết bị: Máy nhuộm chuyên dụng như máy nhuộm phản lực, máy nhuộm gói và máy nhuộm chùm tia được sử dụng để chịu được nhiệt độ và áp suất cao.

• Thuận lợi: Sự thâm nhập thuốc nhuộm tuyệt vời, độ bền màu tốt và sự phù hợp cho một loạt các sắc thái.

2. Thuốc nhuộm Thermosol (Pad-Dry-Thermosol)

Phương pháp nhuộm liên tục này chủ yếu được sử dụng cho hỗn hợp polyester-cotĐẾNn và cho khối lượng lớn các loại vải dệt.

• Quá trình:

  1. Đệm: Vải được đệm (tẩm) thông qua rượu thuốc nhuộm có chứa thuốc nhuộm phân tán và chất ức chế di chuyển.

  2. Sấy khô: Vải sau đó được sấy khô, thường là trong máy sấy khô hoặc máy sấy flue nóng, để loại bỏ nước.

  3. Thermosoling: Vải khô đi qua lò không khí nóng (đơn vị thermosol) ở nhiệt độ rất cao, thông thường $190^{\circ }\text{C}$ ĐẾN $220^{\circ }\text{C}$ ( $374^{\circ }\text{F}$ ĐẾN $428^{\circ }\text{F}$ ), trong 60-90 giây. Ở những nhiệt độ này, thuốc nhuộm phân tán nhanh chóng khuếch tán và cố định vào các sợi polyester.

  4. Rửa Đối với hỗn hợp, một bước giặt tiếp theo (thường có thuốc nhuộm phản ứng cho bông) được thực hiện để loại bỏ thuốc nhuộm không trộn và nhuộm thành phần men tế bào.

• Thuận lợi: Năng suất cao, quá trình liên tục, tốt cho các loại vải dài.

3. Nhuộm vận chuyển

Phương pháp này bây giờ ít phổ biến hơn nhưng trong lịch sử đã được sử dụng để nhuộm polyester ở áp suất khí quyển. Người vận chuyển là các hóa chất hữu cơ tạm thời phình ra sợi polyester, cho phép các phân tử thuốc nhuộm xâm nhập ở nhiệt độ thấp hơn (xung quanh $95^{\circ }\text{C}$ ĐẾN $100^{\circ }\text{C}$ hoặc $203^{\circ }\text{F}$ to $212^{\circ }\text{F}$ ).

• Người vận chuyển chung: Biphenyl, O-phenylphenol và benzen clo hóa được sử dụng theo truyền thống, nhưng nhiều người hiện bị hạn chế do các mối quan tâm về môi trường và sức khỏe.

• Nhược điểm: Mùi dư, giảm độ bền ánh sáng và các vấn đề môi trường liên quan đến hóa chất mang.

Hoàn thiện và sau điều trị

Sau quá trình nhuộm, một số bước hoàn thiện là rất quan trọng để đạt được chất lượng sản phẩm cuối cùng mong muốn:

• Xóa giảm: Đây là một bước quan trọng, đặc biệt là các sắc thái tối, để loại bỏ thuốc nhuộm phân tán không trộn hoặc bề mặt. Nó liên quan đến việc xử lý vật liệu nhuộm bằng chất khử (ví dụ: natri hydrosulfite) và kiềm ở nhiệt độ cao. Điều này cải thiện độ bền cọ xát (sặc sỡ) và rửa độ bền.

• Rửa Rửa kỹ lưỡng là cần thiết để loại bỏ tất cả các hóa chất còn lại và thuốc nhuộm không trộn.

• Sấy khô: Các vật liệu được sấy khô.

• Cài đặt nhiệt (cho các loại vải): Quá trình này ổn định kích thước vải, cải thiện khả năng chống nhăn và tăng cường độ bền của thuốc nhuộm bằng cách củng cố thêm các phân tử thuốc nhuộm trong sợi.

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến thuốc nhuộm polyester

Thuốc nhuộm polyester thành công phụ thuộc vào việc kiểm soát cẩn thận một số thông số:

• Lựa chọn thuốc nhuộm: Chọn thuốc nhuộm phân tán chính xác với kích thước hạt thích hợp, độ bền thăng hoa và tính chất tích tụ cho bóng râm mong muốn và sử dụng cuối.

• Nhiệt độ: Quan trọng cho sưng sợi và khuếch tán thuốc nhuộm.

• Thời gian: Đủ thời gian là cần thiết để thâm nhập và cố định thuốc nhuộm hoàn toàn.

• PH: Bắm thuốc nhuộm thường cần được duy trì ở độ pH hơi axit (4,5-5,5) để đảm bảo độ ổn định của thuốc nhuộm và ngăn ngừa thủy phân polyester ở nhiệt độ cao.

• Phụ trợ: Một loạt các hóa chất, bao gồm các tác nhân phân tán, tác nhân san bằng, chất chống đông và tác nhân tự sút, được sử dụng để đảm bảo nhuộm đồng đều và hiệu quả quá trình.

• Điều trị trước sợi: Dương, lùng sục và thiết lập nhiệt trước khi nhuộm có thể ảnh hưởng đáng kể đến việc hấp thụ thuốc nhuộm và xuất hiện cuối cùng.

Nhuộm polyester là một quá trình tinh vi tận dụng hóa học thuốc nhuộm cụ thể và kiểm soát chính xác các điều kiện vật lý để vượt qua những thách thức vốn có của sợi tổng hợp này. Sự phát triển liên tục của thuốc nhuộm thân thiện với môi trường và máy nhuộm hiệu quả hơn vẫn là một trọng tâm trong ngành dệt may để đáp ứng cả nhu cầu hiệu suất và tính bền vững.