ما هو صبغة البوليستر؟

صباغة البوليستر هي عملية معقدة لكنها حاسمة تضفي لونًا على ألياف البوليستر والأقمشة والملابس. نظرًا للبنية الكيميائية الفريدة للبوليستر - على وجه التحديد طبيعتها البلورية والماء - يمثل تحديات مميزة مقارنة بالألياف الطبيعية مثل القطن أو الصوف. يتطلب تحقيق تلوين نابض بالحياة ودائم ومتسق أصباغ وصبغية متخصصة.

طبيعة تحديات البوليستر والصباغة

البوليستر ، في المقام الأول تيريفثاليت البولي إيثيلين (((PEر) ، هو بوليمر اصطناعي معروف بقوته ، ومقاومة التجاعيد ، وامتصاص الرطوبة المنخفض. هذه الخصائص ، على الرغم من أنها مفيدة للأداء ، تجعل الصباغة صعبة:

• مسعور: يفتقر البوليستر إلى المجموعات التفاعلية الموجودة في الألياف الطبيعية التي ترتبط بسهولة بالأصباغ القابلة للذوبان في الماء. وهذا يعني أن أساليب الصباغة التقليدية غالباً ما تكافح لاختراق الألياف.

• بلورة عالية: يحد التركيب الجزيئي المعبأ بإحكام من البوليستر المساحة المتاحة لجزيئات الصبغة للدخول وربطها داخل الألياف.

• عدم وجود مواقع أيونية: على عكس الألياف التي تحتوي على مجموعات هيدروكسيل أو أمينية يمكن الوصول إليها ، لا يحتوي البوليستر على مواقع أيونية متأصلة يمكن أن تشكل روابط قوية مع أصباغ أيونية.

تتطلب هذه الخصائص استخدام فئات الصبغة المحددة وظروف الصباغة عالية الطاقة.

الأصباغ المشتتة: الخيار الأساسي

يتم تنفيذ الغالبية العظمى من صباغة البوليستر باستخدام أصباغ تشتت . هذه الأصباغ غير أيونية ، صغيرة نسبيًا ، ولها قابلية ذوبان في المياه المنخفضة. تعتمد آلية عملهم على قدرتها على امتصاصها في ألياف البوليستر مسعور من خلال عملية غالبًا ما توصف بأنها "محلول صلب".

إليك كيفية عملها بشكل عام:

1. تشتت: أصباغ التشتت ناعمة وصياغة مع عوامل تشتت لإنشاء تشتت مائي مستقر.

2. امتصاص: مع زيادة درجة حرارة الصباغة ، تزداد الطاقة الحركية لجزيئات الصبغة وسلاسل البوليستر. يصبح بنية الألياف أكثر انفتاحًا ، مما يسمح لجزيئات الصبغة باختراق المناطق غير المتبلورة من البوليستر.

3. انتشار: جزيئات الصبغة منتشرة من حمام الصبغة على سطح الألياف ثم في الجزء الداخلي للألياف.

4. تثبيت: بمجرد دخول الألياف ، يتم الاحتفاظ بجزيئات الصبغة في مكانها بواسطة القوى الجزيئية (قوى فان دير والز وربط الهيدروجين) ، وتشكيل محلول صلب داخل مصفوفة البوليستر.

طرق صباغة البوليستر المشتركة

يتم استخدام العديد من الطرق لصباغة البوليستر ، كلها محسّن لأشكال مختلفة من مواد المواد والإنتاج:

1. درجة الحرارة العالية ، عادم الضغط (HTHP) صباغة العادم

هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا لصبغ ألياف البوليستر والخيوط والأقمشة. بسبب درجة حرارة الانتقال الزجاجية العالية للبوليستر ( $T_{ز}$ ) ونقطة الانصهار ، هناك حاجة إلى ارتفاع درجات الحرارة لتضخم الألياف وتسهيل اختراق الصبغة.

• عملية: يتم غمر المواد في حمام الصبغة الذي يحتوي على أصباغ تشتت ، وعوامل التشتت ، وغيرها من المساعدين. يتم تسخين الحمام إلى درجات الحرارة عادة بين $120^{\circ }\text{ج}$ و $130^{\circ }\text{ج}$ ( $248^{\circ }\text{و}$ و $266^{\circ }\text{و}$ ) تحت الضغط لمنع الغليان. يمكن أن يتراوح وقت الصباغة من 30 إلى 90 دقيقة.

• معدات: يتم استخدام آلات الصباغة المتخصصة مثل آلات الصباغة النفاثة ، وآلات الصباغة الحزمة ، وآلات صباغة الشعاع لتحمل درجة الحرارة والضغط العالية.

• المزايا: تغلغل الصبغة الممتاز ، ثبات الألوان الجيد ، وملاءمة مجموعة واسعة من الظلال.

2. صبغة الترموسول (pad-dry-thermosol)

تستخدم طريقة الصباغة المستمرة هذه في المقام الأول لمزيج البوليستر-كوتون ولأحجام كبيرة من الأقمشة المنسوجة.

• عملية:

  1. حشوة: النسيج مبطن (مشرب) من خلال الخمور صبغة تحتوي على أصباغ تشتت ومثبط للهجرة.

  2. تجفيف: ثم يتم تجفيف النسيج ، وغالبًا ما يكون في مجفف مسبقة ما قبل الجثة أو المجفف الساخن ، لإزالة الماء.

  3. الحول الحراري: يمر النسيج المجفف من خلال فرن الهواء الساخن (وحدة الحرارة) في درجات حرارة عالية للغاية ، عادة $190^{\circ }\text{ج}$ ل $220^{\circ }\text{ج}$ ( $374^{\circ }\text{و}$ ل $428^{\circ }\text{و}$ ) ، لمدة 60-90 ثانية. في هذه الحرارة ، تنتشر الأصباغ المشتتة بسرعة وتصلح على ألياف البوليستر.

  4. غسل: بالنسبة للمزج ، يتم إجراء خطوة غسل لاحقة (غالبًا مع أصباغ تفاعلية للقطن) لإزالة الأصباغ غير المستقاة وصبغ مكون السليلوز.

• المزايا: إنتاجية عالية ، عملية مستمرة ، جيدة للمسارات الطويلة من القماش.

3. الصباغة الناقل

هذه الطريقة أقل شيوعًا الآن ولكن تم استخدامها تاريخياً لصبغ البوليستر عند الضغط الجوي. شركات النقل هي مواد كيميائية عضوية تضخم مؤقتًا للألياف البوليستر ، مما يسمح جزيئات الصبغة بالاختراق في درجات حرارة منخفضة (حولها $95^{\circ }\text{ج}$ ل $100^{\circ }\text{ج}$ أو $203^{\circ }\text{و}$ ل $212^{\circ }\text{و}$ ).

• شركات النقل المشتركة: تم استخدام Biphenyl و O-phenylphenol والبنزين المكلور تقليديًا ، ولكن يتم تقييد الكثير منها الآن بسبب المخاوف البيئية والصحية.

• عيوب: الرائحة المتبقية ، انخفاض ثبات الضوء ، والقضايا البيئية المرتبطة بالمواد الكيميائية للناقل.

الانتهاء وبعد العلاج

بعد عملية الصباغة ، تعتبر عدة خطوات تشطيب حاسمة لتحقيق جودة المنتج النهائية المطلوبة:

• تطهير التخفيض: هذه خطوة حيوية ، خاصة بالنسبة للظلال الداكنة ، لإزالة الأصباغ المشتتة غير المحزنة أو التي يتم تجهيزها على السطح. يتضمن علاج المادة المصبوغة بعامل تقليل (على سبيل المثال ، Hydrosulfite الصوديوم) والقلوية في درجات حرارة عالية. هذا يحسن فرك الثبات (التجاعيد) وغسل الثبات.

• غسل: يعد الغسيل الشامل ضروريًا لإزالة جميع المواد الكيميائية المتبقية والأصباغ غير المستقاة.

• تجفيف: تم تجفيف المادة.

• إعداد الحرارة (للأقمشة): تعمل هذه العملية على استقرار أبعاد النسيج ، وتحسن مقاومة التجاعيد ، وتعزز ثبات الصبغة عن طريق زيادة دمج جزيئات الصبغة داخل الألياف.

العوامل الرئيسية التي تؤثر على صباغة البوليستر

يعتمد صباغة البوليستر الناجحة على التحكم الدقيق للعديد من المعلمات:

• اختيار الصبغة: اختيار الأصباغ المشتت الصحيحة مع حجم الجسيمات المناسب ، وثبات التسامي ، وخصائص التراكم للظل المطلوب والاستخدام النهائي.

• درجة حرارة: حاسمة لتورم الألياف وانتشار الصبغة.

• وقت: هناك حاجة إلى وقت كاف لاختراق وتثبيت الصبغة الكاملة.

• PH: يجب الحفاظ على حمام الصبغة عادة في درجة الحموضة الحمضية قليلاً (4.5-5.5) لضمان استقرار الصبغة ومنع التحلل المائي للبوليستر في درجات حرارة عالية.

• المساعدون: تُستخدم مجموعة من المواد الكيميائية ، بما في ذلك عوامل التشتت ، وعوامل التسوية ، وعوامل مضادات الأطباق ، وعوامل عزل ، لضمان صباغة موحدة وكفاءة العملية.

• المعالجة المسبقة للألياف: يمكن أن تؤثر وضع التغذية والتجوب والحرارة قبل الصباغة بشكل كبير على امتصاص الصبغة والمظهر النهائي.

صباغة البوليستر هي عملية متطورة تستفيد من كيمياء الصبغة المحددة والتحكم الدقيق في الظروف الفيزيائية للتغلب على التحديات المتأصلة في هذه الألياف الاصطناعية. يظل التطوير المستمر للأصباغ الصديقة للبيئة وآلات الصباغة الأكثر كفاءة بمثابة تركيز في صناعة النسيج لتلبية كل من متطلبات الأداء والاستدامة.