طبقه بندی رنگ های پراکنده - دانش رنگرزی

رنگ های پراکنده، رنگ های مصنوعی غیر یونی و نامحلول در آب هستند که به طور خاص برای کاربرد بر روی الیاف مصنوعی آبگریز مانند پلی استر، استات و نایلون طراحی شده اند. طبقه‌بندی جامع رنگ‌های پراکنده، این رنگ‌ها را بر اساس ساختار شیمیایی (آزو، آنتراکینون، نیترودی‌فنیل آمین)، سطح انرژی حرارتی (نوع E پایین، نوع متوسط ​​SE، نوع S بالا)، و پارامترهای عملکرد کاربرد دسته‌بندی می‌کند تا از بازتولید سایه دقیق و خواص پایداری مطلوب اطمینان حاصل شود.

در یک نگاه

طبقه بندی ساختار شیمیایی رنگ های پراکنده

ساختار شیمیایی طبقه‌بندی رنگ‌های پراکنده، این رنگ‌های غیر یونی را بر اساس سیستم‌های کروموفوریک بنیادی آن‌ها دسته‌بندی می‌کند و در درجه اول آنها را به مونوآزو، دیازو، آنتراکینون، نیترودی‌فنیل آمین و ساختارهای هتروسیکلیک تقسیم می‌کند.

رنگ های پراکنده به دلیل عدم وجود گروه های یونیزه کننده قوی مانند نمک های اسید سولفونیک یا کربوکسیلیک، حداقل حلالیت در آب را نشان می دهند. در عوض، کروموفورهای آن‌ها با جایگزین‌های غیریونی قطبی، از جمله گروه‌های نیترو، سیانو، هیدروکسیل و آلکیلامین اصلاح می‌شوند. این اضافات عملکردی هم بر رنگ رنگ و هم بر گشتاور دوقطبی مولکول رنگ تأثیر می‌گذارد و انحلال کنترل‌شده در ماتریس‌های پلیمری آبگریز را ممکن می‌سازد. رنگ‌های پراکنده مونوآزو بزرگترین گروه شیمیایی را تشکیل می‌دهند که ضریب خاموشی مولی استثنایی و قدرت رنگ بالا را با هزینه‌های تولید پایین‌تر ارائه می‌دهند.

رنگ‌های هتروسیکلیک تک‌آزو پراکنده مشتق‌شده از اجزای جفت‌کننده تیازول، بنزوتیازول یا تیوفن، طیف سایه‌های درخشان را به‌ویژه در رنگ‌های قرمز روشن، آبی و بنفش گسترش داده‌اند. رنگ‌های پراکنده آنتراکینون، در حالی که از نظر تاریخی به دلیل شفافیت بی‌نظیر و مقاومت نوری بالا در سایه‌های آبی کم‌رنگ و فیروزه‌ای ارزشمند هستند، در مقایسه با ساختارهای آزو استحکام رنگ کمتری از خود نشان می‌دهند. در نتیجه، دستیابی به سایه های عمیق با رنگ های آنتراکینون نیاز به غلظت رنگ بالاتری دارد که هزینه های تولید را افزایش می دهد. طبقه بندی ساختاری شیمیایی به مهندسان نساجی اجازه می دهد تا میل مولکولی، پایداری در برابر نور و واکنش به پاکسازی کاهش را پیش بینی کنند.

برای فرمولاسیون های پیچیده که نیاز به درخشندگی و استحکام بالا دارند، انتخاب رنگ های تخصصی بهینه بسیار مهم است. در توسعه‌های سایه روشن، کارخانه‌های نساجی غالباً از رنگ‌های رنگارنگ بالا استفاده می‌کنند رنگ پراکنده فیروزه آبی S-GL 200 B 60 که ترکیبی از کروموفورهای بهینه شده با عملکرد تراز بالا است.

طبقه بندی رده انرژی رنگ های پراکنده

طبقه‌بندی کلاس انرژی رنگ‌های پراکنده، رنگ‌ها را به سطوح انرژی کم (نوع E)، متوسط ​​(نوع SE) و بالا (نوع S) بر اساس وزن مولکولی، ثبات تصعید و سرعت انتشار به الیاف آبگریز گروه‌بندی می‌کند.

رنگهای پراکنده کم انرژی که به عنوان نوع E شناخته می شوند، دارای وزن مولکولی کوچک تری هستند (معمولاً کمتر از 300 گرم در مول). این مولکول‌ها در دمای پایین‌تر (120 تا 125 درجه سانتی‌گراد) به الیاف پلی استر مهاجرت کرده و به سرعت منتشر می‌شوند. انتشار سریع آنها رنگ های نوع E را برای تراز کردن و پوشش بی نظمی های فیبر فیزیکی عالی می کند. با این حال، اندازه مولکولی کوچک آنها منجر به پایداری کم‌تر تصعید می‌شود و آنها را مستعد تبخیر در طی عملیات حرارتی پس از رنگرزی یا اتو کردن بالای 180 درجه سانتی‌گراد می‌کند.

رنگهای پراکنده انرژی بالا، که به عنوان نوع S یا نوع H شناخته می شوند، دارای ساختارهای مولکولی بزرگتر (وزن مولکولی اغلب بیش از 400 گرم در مول) هستند که توسط گروه های قطبی تکمیل می شوند. این رنگ‌ها به آهستگی در ماتریس‌های مصنوعی پخش می‌شوند و به قرار گرفتن طولانی‌مدت در دمای 130 تا 135 درجه سانتی‌گراد تحت شرایط دمای بالا، فشار بالا یا دمای تا 210 درجه سانتی‌گراد در پردازش مداوم Thermosol نیاز دارند. رنگ‌های پراکنده نوع S پس از گیر افتادن در داخل الیاف، پایداری فوق‌العاده‌ای در برابر انتقال حرارت و تصعید نشان می‌دهند و برای لباس کار، پارچه‌های خودرو و منسوجات در فضای باز ضروری هستند.

رنگ‌های پراکنده انرژی متوسط، که به‌عنوان نوع SE شناخته می‌شوند، شکاف عملکردی بین رنگ‌های نوع E و نوع S را پر می‌کنند. آنها سینتیک انتشار متعادل و پایداری تصعید قابل اعتماد را ارائه می دهند که آنها را به متنوع ترین گزینه برای اگزوز عمومی و رنگرزی مداوم مخلوط های پلی استر-پنبه تبدیل می کند. هنگام ایجاد دستور العمل های سه رنگ، مخلوط کردن رنگ ها از کلاس های انرژی مختلف می تواند باعث ایجاد سایه ناهموار در مناطق مختلف دمایی در تجهیزات رنگرزی صنعتی شود.

نکته انتخاب دستور غذا بر اساس انرژی: هرگز رنگ زرد نوع E را با آبی نوع S در رنگرزی اگزوز بدون کنترل دقیق رمپ دما ترکیب نکنید. جزء نوع E در اوایل چرخه کاملاً تخلیه می شود (در دمای 110-120 درجه سانتیگراد)، در حالی که جزء نوع S تا زمانی که دما از 128 درجه سانتیگراد فراتر رود در حمام رنگ باقی می ماند. این نابرابری می تواند باعث تغییرات شدید سایه بین داخل و خارج بسته های نخ یا طناب های پارچه شود.

روش های کاربردی برای رنگ های پراکنده

روش‌های کاربرد رنگ‌های پراکنده متکی به تورم موقت الیاف آبگریز با استفاده از انرژی حرارتی بالا، فشار بالا یا حامل‌های متورم شیمیایی برای تسهیل ورود رنگ به مناطق پلیمری آمورف است.

در رنگرزی اگزوز در دمای بالا (HT)، پارچه یا نخ پلی استر در یک حمام آبی حاوی رنگهای پراکنده میکرونیزه و عوامل پخش کننده آنیونی در pH 4.5-5.5 غوطه ور می شود. دما تحت فشار به 130 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. در این دمای بالا، انرژی جنبشی زنجیره‌های پلیمری پلی استر افزایش می‌یابد و حالت انتقال شیشه را تسریع می‌کند و حفره‌های حجمی آزاد را در ساختار آمورف باز می‌کند. مولکول های رنگ حل شده به صورت تک مولکولی به سرعت در این حفره ها پخش می شوند و پس از سرد شدن در جای خود قفل می شوند.

رنگرزی مداوم Thermosol، که به طور گسترده برای ترکیبات پلی استر بافته گسترده و پلی استر-پنبه مورد استفاده قرار می گیرد، شامل لایه برداری پارچه با پراکندگی ظریفی از رنگ های پراکنده، مواد کمکی ضد مهاجرت، و عوامل اسیدی ملایم است. پارچه از یک پیش خشک کن مادون قرمز عبور می کند تا از مهاجرت متوسط ​​​​و به دنبال آن خشک شدن در هوای گرم جلوگیری کند. سپس وارد محفظه تثبیت حرارتی دودکش داغ می شود که در دمای 200 تا 210 درجه سانتی گراد به مدت 30 تا 60 ثانیه نگهداری می شود. در این دماها، رنگ به یک فاز بخار در سراسر ریز شکاف به سطح فیبر متورم تبدیل می‌شود، جایی که به سرعت در فاز پلیمری مایع مانند حل می‌شود.

رنگرزی حامل در فشار اتمسفر (100 درجه سانتیگراد) با استفاده از عوامل متورم کننده شیمیایی آلی مانند o-phenylphenol، متیل نفتالین یا استرهای معطر انجام می شود. این حامل ها به طور موقت دمای انتقال شیشه ای الیاف مصنوعی آبگریز را کاهش می دهند و به مولکول های رنگ اجازه می دهند در دمای جوش نفوذ کنند. این تکنیک برای ترکیبات الیاف حساس به حرارت، مانند پشم-پلی استر یا تری استات، که در شرایط فشار بالا در دمای 130 درجه سانتیگراد تجزیه می شوند، اختصاص دارد.

نمایه های عملکرد پایداری رنگ های پراکنده

مشخصات عملکرد پایداری رنگ های پراکنده مقاومت آنها را در برابر تخریب فیزیکی و شیمیایی، از جمله ثبات شستشو، پایداری نور، مقاومت در برابر تصعید حرارتی و مهاجرت حرارتی ناشی از مواد تکمیل کننده غیر یونی اندازه گیری می کند.

پایداری نور در رنگهای پراکنده عمدتاً به پایداری کروموفوریک در زیر اشعه ماوراء بنفش بستگی دارد. ساختارهای آنتراکینون مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون نور دارند و یکپارچگی رنگ را حتی در هنگام قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در فضای باز یا خودرو حفظ می کنند. برعکس، رنگ‌های پراکنده آزو، بسته به ویژگی‌های الکترون‌کشی یا اهداکننده الکترون جایگزین‌های متصل به حلقه‌های بنزن، پایداری نوری متغیری از خود نشان می‌دهند.

پایداری تصعید، مقاومت رنگ را در برابر تبخیر شدن در شرایط گرمای خشک در طی گیرش حرارتی پس از رنگرزی، پلیسه شدن یا پرس حرارتی ارزیابی می کند. رنگهای پراکنده نوع S با وزن مولکولی بالا موقعیت خود را در ماتریس فیبر مصنوعی تا دمای 210 درجه سانتیگراد حفظ می کنند. رنگ‌های کوچک‌تر نوع E می‌توانند از هسته الیاف خارج شده و منجر به تغییر سایه و رنگ‌آمیزی متقاطع الیاف مجاور شوند.

ثبات در شستشو و پردازش مرطوب ارتباط تنگاتنگی با مهاجرت حرارتی دارد. هنگامی که پلی استر رنگ شده تحت پوشش در دمای بالا با نرم کننده ها یا دافع آب قرار می گیرد، سورفکتانت های غیر یونی می توانند مولکول های رنگ محلول را از داخل الیاف به سطح الیاف برگردانند. این رنگ رسوب‌شده در سطح، پایداری شستشو و تعریق را به شدت کاهش می‌دهد، مگر اینکه از طریق پاکسازی کاهشی با استفاده از هیدروسولفیت سدیم و سود سوزآور در شرایط قلیایی حذف شود.

هنگام فرمول‌بندی برای مصارف نهایی با کارایی بالا، از رنگ‌های قوی مانند رنگ پراکنده فیروزه آبی S-GL 200 B 60 به اطمینان از استحکام بالا در نور و حداقل مهاجرت حرارتی روی پارچه های مصنوعی کمک می کند.

عوامل فنی در فرمولاسیون مخلوط های رنگزای پراکنده

فرموله کردن دستور العمل های رنگ های پراکنده چند جزئی نیاز به کنترل دقیقی بر توزیع اندازه ذرات کریستال، پایداری پراکندگی آبی، شاخص های سازگاری و سینتیک خستگی رقابتی دارد.

رنگهای پراکنده تجاری محصولات فرموله شده ای هستند که حاوی 30 تا 50 درصد کروموفور رنگی خالص هستند و بقیه آن از لیگنوسولفونات ها یا میعانات نفتالین فرمالدئید مصنوعی تشکیل شده است. این عوامل پراکنده، ذرات کریستالی را در محدوده زیر میکرون (0.5 تا 2.0 میکرون) حفظ می کنند. اگر ناپایداری حرارتی باعث تجمع ذرات رنگ در طول پردازش در دمای بالا شود، خوشه های بزرگتر نمی توانند در ساختار الیاف پخش شوند. این منجر به لکه‌های فیلتراسیون روی نخ‌های رنگ‌شده بسته‌بندی و کاهش ثبات مالش روی پارچه‌های رنگ‌شده تکه‌ای می‌شود.

در رنگرزی‌های صنعتی، رنگ‌سازها به‌طور مرتب سایه‌های اولیه (معمولاً زرد، قرمز و آبی) را برای دستیابی به تطابق با هدف ترکیب می‌کنند. اگر این رنگ‌ها به دسته‌های انرژی مختلف تعلق داشته باشند، پروفایل‌های فرسودگی آن‌ها در سطح شیب‌دار دما متفاوت خواهد بود. رنگ‌های پرانرژی مدت بیشتری در فاز مایع باقی می‌مانند، در حالی که رنگ‌های کم‌انرژی زودتر از موعد تخلیه می‌شوند. این عدم تعادل جنبشی باعث ایجاد لیست، باطله و تغییرات سایه از مرکز به سمت خود در رنگرزی مداوم پد می شود.

برای عملکرد ثابت در سایه های خواستار، تیم های فنی رنگ های استاندارد شده و میکرو پراکنده را مشخص می کنند. پراکنده رنگ فیروزه آبی S-GL 200 B 60 . توزیع اندازه ذرات باریک آن به حفظ پایداری حمام، حتی در چرخه‌های طولانی اگزوز در دمای بالا کمک می‌کند.

رهنمودهای پخش کننده و کنترل pH: همیشه قبل از معرفی رنگ های پراکنده بررسی کنید که حمام رنگ با استفاده از اسید استیک و سولفات آمونیوم به pH 4.5-5.5 بافر شده است. شرایط قلیایی بالاتر از pH 7.0 باعث هیدرولیز در بسیاری از کروموفورهای آزو می شود که منجر به تیرگی، از دست دادن رنگ و تغییر سایه غیرقابل برگشت در طول چرخه های اگزوز در دمای بالا می شود.

خلاصه فنی طبقه بندی رنگ های پراکنده

تسلط بر طبقه بندی رنگ های پراکنده برای بهینه سازی عملیات رنگرزی در منسوجات مصنوعی آبگریز ضروری است. دسته‌بندی این رنگ‌های غیریونی بر اساس ساختار شیمیایی، سطح انرژی حرارتی و مشخصات کاربرد به تکنسین‌های آسیاب اجازه می‌دهد تا فرآیندهای رنگرزی قوی و قابل تکرار طراحی کنند. انتخاب ترکیب صحیح رنگ‌های کم انرژی (E)، متوسط ​​(SE) یا زیاد (S) از نقص‌های رایج پردازش مانند مهاجرت حرارتی، جداسازی سایه و نور نامرغوب یا پایداری تصعید جلوگیری می‌کند.

حفظ پایداری پراکندگی ذرات زیر میکرون و کنترل دقیق pH (4.5-5.5) انتشار رنگ ثابت در ماتریس فیبر را تضمین می کند و در عین حال از تبلور در دمای بالا محافظت می کند. استفاده از رنگ‌های پراکنده استاندارد شده و با کارایی بالا، مدیریت رنگرزی را قادر می‌سازد تا مشخصات پایداری دقیق را برآورده کند، کار مجدد دسته‌ای را به حداقل برساند و راندمان تولید را به حداکثر برساند.