Что такое дисперсные красители и почему они окрашивают полиэфир?

Трикотажная фабрика в Южной Азии, которая всегда работала с хлопком и вискозой, впервые взяла заказ на полиэфирное полотно для спортивной одежды, причем с жесткими сроками. Красильщики по привычке сделали выкраску с недорогим дисперсным черным. Выкраска выглядела приемлемо, но когда партия вышла из высокотемпературной красильной машины, работающей под давлением, полотно оказалось покрыто мелкими цветными точками, гриф стал жестким, а несколько рулонов отличались по глубине тона. Краситель сняли и перекрасили полотно, но точки остались. Вся партия не прошла приемку, заказ вернули, и фабрика потеряла и полотно, и клиента. Технический специалист поставщика, разбиравший случай, нашел причину в дисперсности красителя и в технологической кривой красильщиков: краситель плохо диспергировался в машине, температуру поднимали слишком быстро, и частицы красителя собрались на поверхности полотна раньше, чем молекулы красителя успели проникнуть в волокно. Полиэфир и хлопок окрашиваются по совершенно разным принципам, и красильщики провалили первый заказ на полиэфир, перенеся на него опыт крашения хлопка.

Что такое дисперсные красители и почему они окрашивают полиэфир? Дисперсные красители представляют собой класс неионных красителей, почти нерастворимых в воде. В полиэфирном волокне нет ионных групп, способных связать краситель, а его структура плотная и гидрофобная, поэтому водорастворимые красители на нем не закрепляются. Дисперсные красители удерживаются в красильной ванне во взвешенном состоянии в виде тонких частиц благодаря диспергатору; при высокой температуре, когда молекулярные цепи волокна разрыхляются, они растворяются внутри волокна, а после охлаждения оказываются запертыми в нем.

Структура полиэфирного волокна не пускает внутрь большинство красителей. В молекулярных цепях полиэфира нет групп, которые могли бы вступить в реакцию с красителем или образовать с ним ионную связь, как гидроксильные группы хлопка или аминогруппы шерсти. Волокно отличается высокой кристалличностью, его цепи плотно упакованы, а поверхность гидрофобна, поэтому вода проникает в него с трудом, а растворенные в воде красители и подавно. Активные, прямые и кислотные красители работают в воде благодаря водорастворимым группам; на полиэфире они остаются только на поверхности волокна и смываются при первой стирке. Чтобы окрасить полиэфир, нужен краситель, способный раствориться в самом волокне и удерживаться в нем силами межмолекулярного взаимодействия, и такой краситель называется дисперсным.

Три свойства дисперсных красителей отвечают трем трудностям полиэфира. Небольшие незаряженные молекулы проникают в промежутки волокна. Дисперсные красители имеют сравнительно небольшую молекулярную массу и не содержат водорастворимых групп вроде сульфогрупп, поэтому в целом они неионные. По химической природе такие молекулы близки к полиэфиру и при высокой температуре могут растворяться в аморфных областях волокна, как растворенное вещество в растворителе, образуя внутри волокна твердый раствор. Краситель и волокно связаны силами Ван-дер-Ваальса и водородными связями, без химической связи, поэтому крашение обратимо; об этом стоит помнить, когда речь пойдет об устойчивости окраски. Почти нерастворимы в воде и держатся во взвеси благодаря диспергатору. Краситель, который не растворяется в воде, нельзя приготовить в виде раствора, как активный краситель. Перед отгрузкой товарные дисперсные красители размалывают и вместе с диспергаторами превращают в тонкие частицы, которые в воде образуют стабильную дисперсию: частицы остаются во взвеси и не оседают. В красильной ванне всегда есть очень небольшое количество красителя, растворенного в виде отдельных молекул. Волокно непрерывно поглощает эту малую растворенную долю, частицы растворяются, восполняя ее, и так крашение продолжается. Краситель с плохой дисперсностью собирается в машине в агломераты, и появляются те самые цветные точки, с которыми столкнулись красильщики из истории в начале. Высокая температура разрыхляет молекулярные цепи волокна и открывает путь красителю. При комнатной температуре цепи полиэфира почти неподвижны, и краситель не может проникнуть внутрь. Когда температура поднимается выше температуры стеклования волокна, цепи в аморфных областях начинают двигаться, между сегментами цепей возникают кратковременные промежутки, и молекулы красителя диффундируют через них внутрь. Чем выше температура, тем быстрее диффузия; после охлаждения цепи снова сближаются, и краситель оказывается запечатанным в волокне. Любой процесс крашения полиэфира по сути сводится к тому, чтобы создать это высокотемпературное окно и обеспечить равномерное проникновение красителя, пока оно открыто.

Высокотемпературное крашение, термозольный способ и переносчики: три пути с одним механизмом. Крашение при высокой температуре под давлением применяется чаще всего: в закрытой красильной машине ванну нагревают выше температуры кипения воды и выдерживают под давлением определенное время, цепи волокна полностью разрыхляются, и краситель дает глубокие и ровные тона. Способ подходит для волокна в массе, пряжи и любых тканых и трикотажных полотен. Термозольный способ используют при непрерывном плюсовочном крашении: ткань плюсуют красильным раствором, сушат, а затем кратко обрабатывают сухим жаром при еще более высокой температуре, и краситель сублимирует прямо в волокно. Способ производителен и подходит для больших объемов обработки ткани в расправленном виде. При крашении с переносчиком при атмосферном давлении добавляют вспомогательное вещество, которое вызывает набухание волокна и снижает необходимую температуру крашения. Его применяют в основном для смесей полиэфира с шерстью или там, где нет высокотемпературного оборудования, но запах и остатки переносчика требуют дополнительной обработки. Оборудование для трех способов сильно различается, а принцип один: открыть волокно, впустить краситель и запереть его внутри.

Типы E, SE и S определяют, в каких условиях краситель работает хорошо. Дисперсные красители делят на три типа по устойчивости к сублимации и размеру молекулы. Тип E имеет небольшие молекулы, быстро диффундирует и хорошо выравнивается, но устойчивость к сублимации у него ниже; он подходит для светлых и средних тонов, где важна ровнота, и для процессов при более низкой температуре. Тип S имеет крупные молекулы и высокую устойчивость к сублимации и термомиграции; он подходит для темных тонов, термозольного способа и полотен, которые потом проходят высокотемпературную термофиксацию, но выравнивается хуже и требует более строгого контроля процесса. Тип SE занимает промежуточное положение, сочетает ровноту и устойчивость и применяется шире всего. При составлении смесевых цветов выбирайте красители одного типа, чтобы скорость выбирания была близкой и цвет получался ровным; смешивание разных типов чаще всего приводит к неровной окраске и плохой воспроизводимости. Как различать три типа и выбирать между ними, мы расскажем в отдельной статье.

При покупке дисперсных красителей, кроме цвета, проверьте четыре свойства. Дисперсность и стабильность дисперсии. Это главный показатель, который отличает дисперсные красители от всех остальных. Проверить его можно фильтровальной пробой: приготовьте ванну с рабочей концентрацией, выдержите ее некоторое время при высокой температуре, затем профильтруйте и посмотрите, остались ли на фильтровальной бумаге частицы и точки красителя. Красители с плохой стабильностью дисперсии снова собираются в агломераты при подъеме температуры и добавлении соли, и это проявляется как разнооттеночность между партиями крашения, цветные точки и отложения на внутренних стенках красильной машины. Это свойство определяют тонкость помола и доля диспергатора в товарном красителе, и один и тот же цвет из разных источников может сильно различаться. Наращивание глубины окраски и ровнота. Способность к наращиванию показывает, насколько цвет продолжает углубляться при увеличении количества красителя. Краситель с плохим наращиванием после определенной концентрации перестает углублять цвет, и темные тона приходится получать, просто добавляя краситель, а это больше незафиксированного красителя, хуже устойчивость и выше затраты. Ровнота показывает, насколько равномерно краситель выбирается при подъеме температуры и можно ли после крашения исправить неровноту за счет миграции. Делайте выкраски с той же скоростью нагрева, временем выдержки и модулем ванны, что и в производстве, и выкраска совпадет с партией. Устойчивость окраски, особенно к сублимации и термомиграции. Между дисперсным красителем и волокном нет химической связи, поэтому при высокой температуре краситель может снова выйти из волокна; отсюда и сублимация, и термомиграция. Термофиксация, прессование, нанесение покрытий и дублирование проходят при высокой температуре, и краситель с недостаточной устойчивостью может запачкать другие ткани или перейти в покрытие. Испытывайте устойчивость к сублимации, стирке, трению и свету по методам серии ISO 105 и оценивайте результаты при реальных температурах заключительной отделки вашего полотна; типовые значения из технического паспорта годятся лишь для предварительного отбора. Темные и флуоресцентные цвета предъявляют более высокие требования к устойчивости, и их нужно подтверждать отдельно. Поведение после восстановительной очистки и сила каждой партии. По окончании крашения на поверхности волокна всегда остается часть красителя, не проникшая внутрь. Ее нужно удалить восстановительной очисткой, иначе снизятся устойчивость к мокрым обработкам и к трению. Хороший краситель сохраняет стабильный оттенок после восстановительной очистки, оставляет мало незафиксированного красителя и облегчает очистку. Не менее важно постоянство силы и оттенка от партии к партии: товарные красители перед отгрузкой должны проходить стандартизацию, чтобы каждая партия имела одинаковую силу, иначе с каждой новой партией выкраски придется делать заново. Каждая партия наших дисперсных красителей сопровождается протоколом испытаний, для ключевых цветов хранятся опечатанные эталонные образцы, а в нашей карте оттенков для каждого цвета указаны устойчивость и подходящие процессы, чтобы вы могли сверять их по пунктам при выборе и приемке.

Можно ли использовать дисперсные красители для хлопка или других волокон? Дисперсные красители окрашивают, растворяясь в гидрофобных волокнах, поэтому почти не имеют сродства к гидрофильным волокнам, таким как хлопок, лен и вискоза, и даже то, что на них осядет, смоется при стирке. Они подходят для полиэфира, ацетата, полиамида и некоторых эластичных волокон. Для смесей полиэфира с хлопком нужны дисперсные красители для одного волокна и красители для хлопка для другого, обычно в двухванном процессе или в одной ванне в два этапа. Почему тот же цвет перестает совпадать в темных тонах при смене партии или источника? Силу дисперсных красителей стандартизирует производитель перед отгрузкой, у каждого источника свой стандарт, и между партиями тоже возможны отклонения; различия в дисперсности и наращивании в темных тонах заметны сильнее. При смене партии или источника сделайте параллельные выкраски по той же рецептуре и тому же процессу, сравните силу и оттенок и только потом решайте, нужно ли менять дозировку. Окрашенное полиэфирное полотно изменило цвет после термофиксации. Виноват краситель? Скорее всего, это сублимация или термомиграция. При высокой температуре дисперсные красители могут снова выходить из волокна, и если термофиксация идет при высокой температуре или долго, красители типа E и часть красителей типа SE меняют оттенок или пачкают соседние материалы. Для полотен, которым нужна высокотемпературная термофиксация, выбирайте тип с высокой устойчивостью к сублимации и сообщите поставщику красителей температуру отделки, чтобы выбор красителя соответствовал процессу.

Hongda Group с 1992 года производит и экспортирует текстильную химию и красящие вещества из Нинбо, поставляет продукцию в более чем тридцать стран и работает с более чем пятьюстами дистрибьюторами по всему миру. Наши дисперсные красители выпускаются в типах E, SE и S с полной картой оттенков, где для каждого цвета указаны устойчивость и подходящие процессы; каждая партия сопровождается протоколом испытаний и опечатанным эталонным образцом, а рекомендации по рецептуре и сравнительные выкраски по вашему эталону входят в сотрудничество с первого заказа. Если вы подбираете красители для полиэфирных полотен или ищете причину цветных точек, разнооттеночности между партиями или изменения цвета после термофиксации, расскажите нам о полотне, процессе, температуре отделки и целевом цвете, и подразделение текстильных красителей порекомендует подходящие цвета и подготовит образцы. Чтобы узнать больше о вариантах сотрудничества, зайдите на hongda-chem.com, нажмите "Become a strategic partner" и свяжитесь с нами через WhatsApp или WeChat.