Tekstiili pigmenttrükk: sideainete keemia

Nanjiba Nur

See artikkel kirjeldab sideainete keemiat ja nende toimet puuvillase tekstiili pigmenditrükkimisel. Tekstiilmaterjalide trükkimist kirjeldatakse ilmselt kõige paremini kui tööstuskunsti, millel on pikk ajalugu ja kindel tulevik. Tekstiilitrükk on kõige mitmekülgsem ja olulisem tekstiilkangastele värvi ja disaini juurutamiseks kasutatavatest meetoditest. Pigmenttrükkimisel kinnitatakse sideainete või sideainetega kiududele lahustumatud pigmendid, millel puudub afiinsus kiudude suhtes. Tekstiilitrükis kantakse värvained või pigment tekstiilkangale trükipastade abil. Sideained on mehhanism, mida kasutatakse tekstiilide trükkimisel pigmentide kasutamisel kangal värvi hoidmiseks. Sideainete valik sõltub alati nii lõplikest vastupidavusnõuetest kui ka protsessi kulunõuetest. Käesolevas tööülevaates on rohkem rõhku pandud sideaine vajadusele ja funktsioonidele pigmenditrükkimisel ning sideainete keemiale ja selle toimele pigmendi fikseerimisel tekstiilisubstraadile.

Mis on Binder?

Sideained on keemiatooted, mis seovad pigmendid tsellulooskiududega tekstiilpigmendi trükkimisel. Peaaegu kõik tekstiilpigmendi trükkimisel kasutatavad sideained on liitpolümerisatsiooni tooted. See on kilet moodustav aine, mis koosneb pika ahelaga makromolekulidest, mis koos pigmendiga tekstiilile kandmisel moodustavad kolmemõõtmelise võrgu. Sel eesmärgil töötati välja ka erinevad sideained, mille tulemusena kasutati lõpuks vesi-õlis ja õli-vees emulsioone. See kiirendas oluliselt pigmentide kasutamist tekstiilitrükkimisel ja seejärel on pigmendid muutunud peamisteks trükis kasutatavateks värvaineteks.

Pigmenttrükk

Praegu on pigmenditrükk ehk kõige sagedamini ja laialdasemalt kasutatav tehnika tekstiilide trükkimisel. Pigmenttrükis lahustumatud pigmendid, millel puudub afiinsus kiu suhtes ja mis on kangale kinnitatud sideainetega vajaliku mustriga. See kirjeldus on võib-olla liiga lihtsustatud, kuid ilmselgelt eristab see pigmente värvainetest, mis imenduvad kiududesse ja kinnituvad seal värvile omaste reaktsioonide tulemusena. Trükipasta on printimise peamine koostisosa, mis võimaldab moodustada etteantud mustreid. Pigmendi trükkimiseks mõeldud trükipasta sisaldab üldiselt pigmente, emulgaatoreid, sideaineid, pehmendajaid, paksendajaid, vahutamisvastaseid aineid ja ristsiduvaid aineid.

Pigmenttrükkimisel on aga mõned probleemid – suhteliselt kõrgel temperatuuril kõvenemine, jäik käsi ja trükitoodete halb kulumiskindlus. Need puudused on seotud kasutatava sideainega. Seega tuleb pigmendikaupade kvaliteedi parandamiseks parandada sideainete üldisi omadusi. Kõvenemistemperatuuri alandamise meetodid on pälvinud enim tähelepanu, kuna kõrgel temperatuuril kõvenemise protsess mitte ainult ei raiska energiat, vaid sellega kaasneb ka oht hävitada substraate, mis ei talu kõrge temperatuuriga protsesse.

Sideainete klassifikatsioon ja selle funktsioon

Üldiselt liigitatakse tekstiilitrüki sideained kaheks reaktiivseks ja mittereaktiivseks. Mittereaktiivsed sideained ei sisalda reaktiivseid rühmi. Reaktiivsete rühmade puudumise tõttu ei ristsidu need fikseerimise või kõvenemise ajal ise. Seega on aluspindadele stabiilse sideainekile moodustamiseks vaja lisada fikseerivat ainet. Reaktiivsed sideained sisaldavad reaktiivseid rühmi, mis on tavaliselt saadud kopolümerisatsioonist monomeeridega, nagu N-metüülakrüülamiid või sarnased ühendid. Need sideained on võimelised ise ristsiduma ja moodustama fikseerimise ajal stabiilse kile.

Tavaliselt lisatakse trükipastale sideaineid selleks, et:

• Katke pigment ja võimaldage trükkida väga peeneid dispersioone,

• Kaitske pigmenti mehaaniliste hõõrdumiste eest,

• Kinnitage pigment kiududele ja

Sideainete olulised omadused

Pigmenditrükkimisel kasutataval sideainel peavad olema teatud omadused. Sideaine ei tohiks trükkimisel mõjuvate nihkejõudude tõttu hüübida. Kui koagulatsioon toimub, siis tegeliku trükkimise käigus toimub ekraani ummistus ja trükirullikute graveeringute blokeerimine. Sideainekile peab olema selge, ühtlase paksusega, sile ja mitte liiga kõva ega pehme. See peaks olema olemuselt elastne, hästi nakkuv aluspinnaga, olemata kleepuv. Sellel peab olema hea vastupidavus keemilistele ja mehaanilistele pingetele ning see peaks olema kergesti eemaldatav trükirullide, ekraanide, seljahallide ja tekkide graveeringutelt. Nende omaduste hulgas saab üht parandada teiste arvelt. Head sideained peavad olema värvitud ja lõhnatud ühendid, mis hajuvad kergesti ja sujuvalt trükipastades, ilma et see mõjutaks negatiivselt viskoossust, ning mida on lihtne eemaldada trükiseadmetelt, nagu sõelad ja rullid. Sideained peaksid moodustama painduvad kiled, mis kapseldavad pigmendiosakesed ja kleepuvad pesu ja keemilise puhastuse ajal paisumata kangastele.

Tekstiili sideained on vajalikud pigmendiosakeste kinnihoidmiseks maatriksi moodustamiseks ning need peavad olema stabiilsed välisjõudude suhtes, mis kipuvad pigmendi tekstiilist aluspinnalt välja tõrjuma, nagu pesemine või hõõrumine. Sideaine peab sobima kasutamiseks ja omama muid omadusi, et tugevdada pigmendi värviefekti. Kuna pigmendi värvus on substraadile aditiivne mõju, kipuvad selle lisandi komponendid muutma kanga aluspinna tunnet.

Pigmenttrükkimise sideainete faktid

Enamik turul olevaid pigmenditrüki sideaineid on makromolekulide kopolümeerid, mis moodustuvad emulsioonpolümerisatsiooni protsessides vinüülipõhistest monomeeridest. Need sisaldavad hüdrofiilseid sektsioone, mis muudavad need dispergeeritavaks trükipasta koostistes ja külgahela funktsionaalrühmades, millest mõned on võimelised moodustama kilet ristsidumise reaktsioonide kaudu. Ristsidumine on "liim", mis annab struktuuri sideainekiledele, mis kapseldavad ja siin pigmente kangastele. Funktsionaalsed rühmad, mis tavaliselt ristsidemeid ei moodusta, on metüül-, etüül- ja butüülakrülaadid, akrüülnitriil, stüreen ja etüülrühmad, samas kui rühmad, mis reageerivad ristsidemete moodustamiseks, on akrüülamiid, metüülolakrüülamiid, hüdroksüületüülakrülaat, akrüülhape, metakrüülhape ja fumaarhape. Paljud neist rühmadest on hüdrofoobsed ja aitavad vältida trükipasta paisumist vees.

Keemiliselt modifitseeritud nisugluteeni kasutamist sideainena tekstiilide pigmendiprindipastades uuriti, et rõivaste ja interjööride jaoks mõeldud tekstiilpigmendi trükkimise sideainetes vajalikke toimivusomadusi on võimalik saavutada ökonoomse keemilise modifitseerimise meetoditega. See uuring parandas lahustuvust leeliselistes lahustes ja tehnilisi omadusi, mis tulenevad paberi sideainete gluteeni keemilisest modifitseerimisest. Nisugluteen koosneb kahest vees lahustumatust valgust, mida leidub nisujahus, gluteniinis ja gliadiinis. Gluteniini molekulidel on lineaarne konfiguratsioon ja potentsiaal moodustada disulfiide ja muid ristsidemeid. Gliadiin koosneb väikestest kerakujulistest molekulidest, on pehme ja heade nakkuvusomadustega.

Pigmenttrükiga kanga krooksuskindluse omadused on pigmentide lahustumatuse tõttu väiksemad kui reaktiivtrükiga kanga krooksuskindlus. Küll aga saab krooksukindlust parandada, valides sobiva sideaine. uuris, et mõningaid uudseid valmistatud polüuretaanakrülaadi vesipõhiseid oligomeere (sideainet), mis põhinevad kas polüetüleenglükoolil või glütserooletoksülaat-kopropoksülaadil, milles ei ole lenduvaid orgaanilisi ühendeid, saab ohutult kasutada trükipasta valmistamiseks igat tüüpi tekstiilkangaste siiditrükkimiseks, kasutades pigmentvärve. . Glütserooletoksülaatkopropoksülaadil põhineva polüuretaanakrülaadiga trükitud proovide puhul saadakse kõrgeim värvitugevus (K/S) ja vastupidavusomadused jäävad hea ja suurepärase vahele, see kehtib olenemata trükitud kanga tüübist. Madalaim K/S saadakse Ebecryl 2002 kasutamisel kaubandusliku sideainena. PEG2000 baasil valmistatud PUA sideaine annab K/S-i paremini kui PEG1000 pluss 2000 baasil valmistatud PUA sideaine kõigi trükitud kangatüüpide puhul, välja arvatud juhul, kui trükitud villa puhul on see vastupidine.

Jällegi sõltub polüesterkanga hõõrdumiskindlus sideaine elastsusest, adhesioonist tekstiilmaterjalidele ja pigmendi ebaühtlasest hajumisest trükipastas. Sideaine oli hästi hajutatud ja sama elastsusega; need tulemused näitasid, et plasmatöötlus parandas kanga nakkumist trükipastaga ja ka sideainega. Hõõrdumiskindluse tulemuste põhjuseks võib olla plasmaga töödeldud kangaste parem sidekile tugevus kui töötlemata kangas. Pärast plasmatöötlust suurenes polaarsete rühmade suurenemise tõttu sideaine ja kiudude vaheline side ning keemiliste sidemete vastupidavus.

Pigmendi fikseerimisel tekstiilile sideainete abil; Tekstiilitööstuses kasutatakse UV-, aga ka kiirguskõvastumise tehnoloogiaid madala energiatarbimise, lühikese käivitusperioodi, kiire ja usaldusväärse kõvenemise, vähese keskkonnasaaste, toatemperatuuril kõvenemise, ruumisäästu jms tõttu.

Sideaine toime pigmendi fikseerimisel

Värvimisprotsesside ja pigmentatsiooni erinevus seisneb selles, et pigmendivärvilised tekstiilid vajavad kõvenemisprotseduuri. Kuna pigmendid ei oma afiinsust tekstiilide suhtes. Pigmendi fikseerimine tekstiilil põhineb sideainetel, mis nõuavad pigmendi püsimiseks tekstiilil kõvenemist. Tavaline kõvenemine on termiline protsess, mille käigus pigmendivärvilised tekstiilid tuleb kuivatada ja seejärel kuumusega kõvendada, et muuta pehme orgaaniline alus (monomeer ja/või oligomeer) sitkeks polümeeriks. UV-kõvastumine on alternatiiv termilisele protsessile. UV-kõvastuva vaigu preparaadid sisaldavad oligomeere, monomeere ja fotoinitsiaatoreid. Neid komponente saab polümeriseerida (kõvendada) vabade radikaalide mehhanismi abil, kasutades fotoinitsiaatorit, mis käivitab UV-valgusega kokkupuutel peaaegu hetkelise kõvenemisreaktsiooni. Seega tekitab UV-kõvastumine sekunditega täielikult polümeriseeritud võrgustiku ja on kiirem kui termiline kõvenemine. Pigmenditrükkimisel on uuritud UV-kõvastumist. Protsessiga seotud probleemide hulka kuuluvad madal pragunemiskindlus, kanga jäik käsi ja vaigu madal kõvenemise efektiivsus pigmentide kasutamisel. Kiirguskõvastuvates vedelkompositsioonides dispergeeritud pigmendiga trükkimine ja ultraviolettkiirgusega kõvendamine välistab kuivatamisetapi ja vähendab oluliselt kõvenemiseks vajalikku energiat. Kõrge kõvenemiskiirus, suur ristsidumise tihedus ja orgaaniliste lahustite puudumine on muutnud UV-kõvastumise igat liiki katmis- ja tindirakenduste jaoks väljakujunenud tehnoloogiaks.

Tänapäeval on saadaval arvukalt UV-kõvastuvaid monomeere ja oligomeere, nagu polüeeter, polüester, epoksü, polüakrülaat ja uretaanakrülaadid. Toormaterjalide, nimelt oligomeeride kui sideainete ja kaasnevate monomeeride ning fotoinitsiaatorite valikuga saab kile omadusi, nagu kõvadus, painduvus, vastupidavus ja adhesioon, väga paindlikult kontrollida. Trükkide püsivusomadused sõltuvad kasutatavast sideainest ja ka valitud tekstiilkanga tüübist. Nii sideainete kontsentratsioon kui ka tüüp mõjutavad UV-kõvastunud trükiste värvitugevust.

Peamised viited:

• Sideainete ja selle keemia roll tekstiili pigmenttrükkimisel, Journal of Textile Science & Engineering

• Tekstiilide värvimise teooria." Värvijate ja värvijate selts

Pigmenttrüki areng viimase 50 aasta jooksul". Ülevaade värvimise ja sellega seotud teemade edusammudest