การย้อมสีโพลีเอสเตอร์คืออะไร?

การย้อมสีโพลีเอสเตอร์เป็นกระบวนการที่ซับซ้อน แต่สำคัญซึ่งให้สีสันให้กับเส้นใยโพลีเอสเตอร์ผ้าและเสื้อผ้า เนื่องจากโครงสร้างทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ของโพลีเอสเตอร์ - โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันเป็นผลึกและธรรมชาติที่ไม่ชอบน้ำ - มันนำเสนอความท้าทายที่แตกต่างเมื่อเทียบกับเส้นใยธรรมชาติเช่นฝ้ายหรือขนสัตว์ การบรรลุสีสันสดใสทนทานและสอดคล้องกันต้องใช้สีย้อมและวิธีการย้อมสีพิเศษ

ธรรมชาติของความท้าทายโพลีเอสเตอร์และการย้อมสี

โพลีเอสเตอร์ส่วนใหญ่ polyethylene terephthalate -PET) เป็นพอลิเมอร์สังเคราะห์ที่รู้จักกันดีในเรื่องความแข็งแรงความต้านทานริ้วรอยและการดูดซับความชื้นต่ำ คุณสมบัติเหล่านี้ในขณะที่เป็นประโยชน์ต่อการปฏิบัติงานทำให้การย้อมเป็นเรื่องยาก:

• Hydrophobicity: โพลีเอสเตอร์ขาดกลุ่มปฏิกิริยาที่พบในเส้นใยธรรมชาติที่ผูกกับสีย้อมที่ละลายน้ำได้อย่างง่ายดาย นี่หมายถึงวิธีการย้อมสีทั่วไปมักจะดิ้นรนเพื่อเจาะเส้นใย

• ผลึกสูง: โครงสร้างโมเลกุลที่แน่นหนาของโพลีเอสเตอร์ จำกัด พื้นที่ที่มีอยู่สำหรับโมเลกุลสีย้อมเพื่อเข้าและผูกภายในเส้นใย

• ขาดไซต์ไอออนิก: ซึ่งแตกต่างจากเส้นใยที่มีกลุ่มไฮดรอกซิลหรืออะมิโนที่สามารถเข้าถึงได้โพลีเอสเตอร์ไม่มีไซต์ไอออนิกที่สามารถสร้างพันธะที่แข็งแกร่งด้วยสีย้อมไอออนิก

ลักษณะเหล่านี้จำเป็นต้องใช้คลาสสีย้อมที่เฉพาะเจาะจงและเงื่อนไขการย้อมสีพลังงานสูง

กระจายสีย้อม: ตัวเลือกหลัก

การย้อมสีโพลีเอสเตอร์ส่วนใหญ่ดำเนินการโดยใช้ กระจายสีย้อม - สีย้อมเหล่านี้ไม่ใช่ไอออนิกค่อนข้างเล็กและมีความสามารถในการละลายน้ำต่ำ กลไกการกระทำของพวกเขาขึ้นอยู่กับความสามารถในการดูดซึมเข้าไปในเส้นใยโพลีเอสเตอร์ที่ไม่ชอบน้ำผ่านกระบวนการมักจะอธิบายว่าเป็น "สารละลายที่เป็นของแข็ง"

นี่คือวิธีการทำงานโดยทั่วไป:

1. การกระจาย: สีย้อมกระจายเป็นพื้นดินอย่างประณีตและสูตรที่มีสารกระจายตัวเพื่อสร้างการกระจายตัวของน้ำที่เสถียร

2. การดูดซึม: เมื่ออุณหภูมิสีย้อมเพิ่มขึ้นพลังงานจลน์ของโมเลกุลสีย้อมและโซ่โพลีเอสเตอร์จะเพิ่มขึ้น โครงสร้างของเส้นใยจะเปิดกว้างขึ้นทำให้โมเลกุลสีย้อมสามารถเจาะพื้นที่อสัณฐานของโพลีเอสเตอร์ได้

3. การแพร่กระจาย: โมเลกุลสีย้อมกระจายจากอ่างสีย้อมลงบนพื้นผิวเส้นใยและจากนั้นเข้าสู่การตกแต่งภายในของเส้นใย

4. การแก้ไข: เมื่ออยู่ในเส้นใยโมเลกุลสีย้อมจะถูกจัดขึ้นโดยแรงระหว่างโมเลกุล -กองกำลังแวนเดอร์ไวลส์และพันธะไฮโดรเจน) ซึ่งเป็นสารละลายที่เป็นของแข็งภายในเมทริกซ์โพลีเอสเตอร์

วิธีการย้อมสีโพลีเอสเตอร์ทั่วไป

มีการใช้วิธีการหลายวิธีสำหรับการย้อมสีโพลีเอสเตอร์แต่ละวิธีที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับรูปแบบต่าง ๆ ของวัสดุและเครื่องชั่งผลิต:

1. การย้อมไอเสียอุณหภูมิสูงความดันสูง (HTHP)

นี่เป็นวิธีที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการย้อมเส้นใยโพลีเอสเตอร์เส้นด้ายและผ้า เนื่องจากอุณหภูมิการเปลี่ยนแก้วสูงของโพลีเอสเตอร์ ( $T_{ก}$ ) และจุดหลอมเหลวจำเป็นต้องมีอุณหภูมิสูงเพื่อบวมเส้นใยและอำนวยความสะดวกในการเจาะสีย้อม

• กระบวนการ: วัสดุนั้นถูกแช่อยู่ในอ่างสีย้อมที่มีสีย้อมกระจายตัวแทนกระจายและเครื่องเสริมอื่น ๆ อ่างอาบน้ำร้อนถึงอุณหภูมิโดยทั่วไป $120^{}\text{C}$ และ $130^{}\text{C}$ ( $248^{}\text{ฟ}$ และ $266^{}\text{ฟ}$ ) ภายใต้แรงกดดันเพื่อป้องกันการเดือด เวลาย้อมอาจอยู่ในช่วงตั้งแต่ 30 ถึง 90 นาที

• อุปกรณ์: เครื่องย้อมสีพิเศษเช่นเครื่องย้อมสีเจ็ทเครื่องย้อมสีแพ็คเกจและเครื่องย้อมสีคานใช้เพื่อทนต่ออุณหภูมิและความดันสูง

• ข้อดี: การเจาะสีย้อมที่ยอดเยี่ยมความคงทนของสีที่ดีและความเหมาะสมสำหรับเฉดสีที่หลากหลาย

2. Thermosol สีย้อม (Pad-Dry-Thermosol)

วิธีการย้อมสีอย่างต่อเนื่องนี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผสมโพลีเอสเตอร์-คอตตันและสำหรับผ้าทอจำนวนมาก

• กระบวนการ:

  1. ช่องว่างภายใน: ผ้าเป็นเบาะ (ชุบ) ผ่านสุราสีย้อมที่มีสีย้อมกระจายและสารยับยั้งการย้ายถิ่น

  2. การอบแห้ง: จากนั้นผ้าจะแห้งมักจะอยู่ในเครื่องอบแห้งก่อนอินฟาเรดหรือเครื่องอบแห้งร้อนเพื่อกำจัดน้ำ

  3. Thermosoling: ผ้าแห้งผ่านเตาอบอากาศร้อน (หน่วยเทอร์โมซอล) ที่อุณหภูมิสูงมากโดยทั่วไป $190^{}\text{C}$ ถึง $220^{}\text{C}$ ( $374^{}\text{ฟ}$ ถึง $428^{}\text{ฟ}$ ) เป็นเวลา 60-90 วินาที ที่อุณหภูมิเหล่านี้สีย้อมจะกระจายอย่างรวดเร็วและแก้ไขไปยังเส้นใยโพลีเอสเตอร์

  4. การซัก: สำหรับการผสมผสานขั้นตอนการล้างที่ตามมา (มักจะมีสีย้อมปฏิกิริยาสำหรับฝ้าย) จะดำเนินการเพื่อลบสีย้อมที่ไม่มีการผสมและสีย้อมส่วนประกอบเซลลูโลส

• ข้อดี: ผลผลิตสูงกระบวนการต่อเนื่องดีสำหรับการใช้ผ้าระยะยาว

3. การย้อมผู้ให้บริการ

วิธีนี้เป็นเรื่องธรรมดาน้อยกว่าในขณะนี้ แต่ถูกใช้ในอดีตเพื่อย้อมโพลีเอสเตอร์ที่ความดันบรรยากาศ ผู้ให้บริการเป็นสารเคมีอินทรีย์ที่บวมเส้นใยโพลีเอสเตอร์ชั่วคราวช่วยให้โมเลกุลสีย้อมสามารถแทรกซึมได้ที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่า (รอบ ๆ $95^{}\text{C}$ ถึง $100^{}\text{C}$ หรือ $203^{}\text{ฟ}$ ถึง $212^{}\text{ฟ}$ -

• ผู้ให้บริการทั่วไป: Biphenyl, o-phenylphenol และ chlorinated benzenes ถูกนำมาใช้แบบดั้งเดิม แต่ตอนนี้หลายคนถูก จำกัด เนื่องจากปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ

• ข้อเสีย: กลิ่นที่เหลือลดความคงทนของแสงและปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับสารเคมีของผู้ให้บริการ

การตกแต่งและหลังการรักษา

หลังจากกระบวนการย้อมสีการตกแต่งหลายขั้นตอนมีความสำคัญอย่างยิ่งเพื่อให้ได้คุณภาพผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่ต้องการ:

• การล้างลด: นี่เป็นขั้นตอนที่สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเฉดสีเข้มเพื่อลบสีกระจายที่ไม่ได้ผสมหรือพื้นผิว มันเกี่ยวข้องกับการรักษาวัสดุย้อมด้วยสารลด (เช่นโซเดียมไฮโดรซัลไฟต์) และอัลคาไลที่อุณหภูมิสูง สิ่งนี้จะช่วยเพิ่มความคงทนของการถู (crocking) และล้างความคงทน

• การซัก: การล้างอย่างละเอียดเป็นสิ่งจำเป็นในการกำจัดสารเคมีที่เหลือทั้งหมดและสีย้อมที่ไม่มีการผสม

• การอบแห้ง: วัสดุแห้ง

• การตั้งค่าความร้อน (สำหรับผ้า): กระบวนการนี้ทำให้ขนาดผ้าคงที่ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อริ้วรอยและเพิ่มความคงทนของสีย้อมโดยการรวมโมเลกุลสีย้อมภายในเส้นใย

ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการย้อมสีโพลีเอสเตอร์

การย้อมสีโพลีเอสเตอร์ที่ประสบความสำเร็จขึ้นอยู่กับการควบคุมอย่างระมัดระวังของพารามิเตอร์หลายตัว:

• การเลือกสีย้อม: การเลือกสีย้อมกระจายที่ถูกต้องด้วยขนาดอนุภาคที่เหมาะสมความคงทนของการระเหิดและคุณสมบัติการสะสมสำหรับเฉดสีที่ต้องการและการใช้งาน

• อุณหภูมิ: สำคัญสำหรับการบวมของเส้นใยและการแพร่กระจายสีย้อม

• เวลา: จำเป็นต้องใช้เวลาเพียงพอสำหรับการเจาะและการตรึงสีย้อมที่สมบูรณ์

• Ph: โดยทั่วไปแล้วอ่างสีย้อมจะต้องได้รับการบำรุงรักษาที่ค่า pH ที่เป็นกรดเล็กน้อย (4.5-5.5) เพื่อให้แน่ใจว่ามีความเสถียรของสีย้อมและป้องกันการไฮโดรไลซิสของโพลีเอสเตอร์ที่อุณหภูมิสูง

• Auxiliaries: มีการใช้สารเคมีที่หลากหลายรวมถึงสารกระจายตัว, สารปรับระดับ, สารต้านการแข็งตัวของสารกันมิ่ง, และสารแยกส่วนถูกนำมาใช้เพื่อให้แน่ใจว่าการย้อมสีและประสิทธิภาพของกระบวนการสม่ำเสมอ

• การบำบัดล่วงหน้าไฟเบอร์: การตั้งค่าการทำความสะอาดและการตั้งค่าความร้อนก่อนการย้อมสีอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการดูดซึมสีย้อมและการปรากฏตัวครั้งสุดท้าย

การย้อมสีโพลีเอสเตอร์เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งใช้ประโยชน์จากเคมีย้อมที่เฉพาะเจาะจงและการควบคุมที่แม่นยำในสภาพร่างกายเพื่อเอาชนะความท้าทายโดยธรรมชาติของเส้นใยสังเคราะห์นี้ การพัฒนาอย่างต่อเนื่องของสีย้อมที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและเครื่องจักรย้อมสีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นยังคงให้ความสำคัญกับอุตสาหกรรมสิ่งทอเพื่อตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพและความยั่งยืน