دليل كامل لصبغ ألياف الأكريليك: الطرق والأصباغ وأفضل الممارسات

تستخدم ألياف الأكريليك، بسبب ملمسها الناعم، واحتفاظها الجيد بالدفء، ومظهرها الشبيه بالصوف، على نطاق واسع في الحياكة والسترات الصوفية والبطانيات والمنسوجات المنزلية. ومع ذلك، فإن عملية صباغة ألياف الأكريليك تعتبر دائمًا واحدة من أكثر العمليات صعوبة بين الألياف الاصطناعية. عملية الصباغة حساسة للغاية لجودة المياه، واختيار العامل المساعد، والتحكم في درجة الحرارة، وأداء الصبغة؛ يمكن أن تؤدي الأخطاء الطفيفة بسهولة إلى مشاكل مثل التلوين غير المتساوي وبقع اللون وانحراف اللون.

حاليًا، تظل الأصباغ الكاتيونية هي النوع الأكثر أهمية وفعالية من الصبغات لصبغ ألياف الأكريليك. لتحقيق مستوى جيد من الصباغة وجودة صباغة مستقرة، تعد الإدارة المنهجية ضرورية عبر مراحل متعددة، بما في ذلك مياه الصباغة، والمعالجة المسبقة، وتصميم تركيبة الصباغة، والتحكم في عملية الصباغة. ستقدم هذه المقالة، استنادًا إلى الخبرة العملية في الإنتاج، بشكل منهجي نقاط التحكم الرئيسية والحلول للمشاكل الشائعة في صباغة ألياف الأكريليك، مما يوفر مرجعًا عمليًا لمصانع الصباغة والفنيين.

1. صباغة الماء

نظرًا لأن الأصباغ الكاتيونية تمتز على مجموعات شديدة الحموضة، فإن ألياف الأكريليك تتأثر بسهولة بأيونات المعادن مثل أيونات الكالسيوم الموجودة في الماء. علاوة على ذلك، فإن بعض الأصباغ الكاتيونية تكون أيضًا عرضة لتأثيرات الأيونات المعدنية. إذا كانت نوعية المياه غير مناسبة للصباغة، يجب إجراء المعالجة المناسبة أولاً للتخفيف من الآثار الضارة للمياه على الصباغة.

بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت مياه الصنبور تحتوي على الكلور النشط، فيجب إزالتها قبل الاستخدام

يتم إجراء التنظيف البسيط حسب الحاجة لإزالة زيوت الغزل وعوامل التحجيم من العمليات السابقة والملوثات المختلفة من ألياف الأكريليك، مما يضمن التشغيل السلس للعمليات اللاحقة مثل الصباغة والتشطيب.

يمكن استخدام طريقة المعالجة البسيطة التالية لألياف الأكريليك:

مادة خافضة للتوتر السطحي غير أيونية 0.5～1.0جم/لتر

درجة حرارة العلاج 60 درجة مئوية

وقت العلاج 20 ~ 40 دقيقة.

تتوفر أنواع عديدة من المواد المساعدة للتنظيف؛ يمكن الاختيار من بين مجموعة واسعة من المنتجات التي تنتجها مختلف الشركات المصنعة.

3. التبييض والتبييض

بياض ألياف الأكريليك مرتفع بالفعل. إذا كانت هناك حاجة إلى درجة بياض أعلى، فمن الضروري معالجة التفتيح البصري أو مزيج من التبييض البصري والتبييض الكيميائي.

يعد السطوع الأمثل باستخدام أجهزة التفتيح الضوئية طريقة بسيطة ومستخدمة على نطاق واسع. هناك نوعان من أجهزة التفتيح الضوئية: الموجبة والمشتتة. يتم تطبيق التفتيح وفقًا لطريقة الصباغة للأصباغ الموجبة أو المشتتة. تُستخدم أجهزة التفتيح الضوئية المشتتة بشكل أكثر شيوعًا لأنها توفر خصائص تسوية أفضل. تنتج العديد من الشركات المصنعة أجهزة تفتيح بصرية، مما يسمح للمستخدمين بالاختيار.

4. طرق صياغة عمليات الصبغة الموجبة

(1) تحديد صيغة الصباغة

يتم تحديد صيغة الصباغة بناءً على الخصائص العملية للمنتج النهائي، مثل ثبات اللون ونوع آلة الصباغة. بشكل عام، يمكن تحديد الصيغة بالترتيب التالي:

أ) تحضير عينة صغيرة من الصبغة عن طريق خلط الصبغة بشكل مناسب وفقا للعينة. مزج الألوان بشكل متكرر حتى يتم الحصول على لون مطابق للعينة؛

ب) بمجرد تطابق اللون المختلط مع العينة، حدد كمية الصبغة التي سيتم استخدامها. حدد عامل تثبيط في نفس الوقت واحسب الجرعة المثالية باستخدام طريقة حساب قيمة التيار المستمر الموضحة في الفصل 1؛

ج) ضبط برنامج درجة حرارة الصباغة. بالنسبة للخطوات أ) و ب) أعلاه، فمن الأفضل إجراء تجربة صباغة غمر أولاً للتأكد مما إذا كان تأثير التسوية يلبي المتطلبات؛

د) التأكد من أن ثبات اللون يلبي المتطلبات باستخدام آلة صباغة صغيرة؛

هـ) إذا كان تجانس الصباغة وثبات اللون لا يفي بالمتطلبات، استمر في التجربة حتى يتم الحصول على الصيغة المطلوبة.

(2). دور العديد من الوكلاء المساعدين

إلى جانب عوامل التثبيط، هناك نوع آخر من المواد الخافضة للتوتر السطحي التي تلعب دورًا في التسوية في عملية الصباغة وهو عامل التسوية من النوع المهاجر، مثل عامل التسوية المحلي XFM-2. ينتمي هذا النوع من عوامل التسوية إلى مركبات الأمونيوم الرباعية الكاتيونية ذات الوزن الجزيئي المنخفض ولها خصائص هجرة جيدة. يمكن استخدامه لصبغ الأصباغ الكاتيونية من النوع M والصباغة وتصحيح الألوان للأصباغ باستخدام K = 5. ونظرًا لوزنه الجزيئي المنخفض، فإنه عمومًا لا يشغل موقع الصبغة وليس له أي تأثير على Sf.

حمض الخليك هو العامل المساعد الرئيسي لصبغ ألياف الأكريليك بالأصباغ الكاتيونية. يوفر أيونات الهيدروجين في حمام الصبغة لمساعدة الصبغة على الالتصاق. في معظم الحالات، يشكل حمض الأسيتيك محلولًا منظمًا مع أسيتات الصوديوم لتثبيت درجة الحموضة في حمام الصبغة. يذيب حمض الأسيتيك أيضًا الأصباغ الكاتيونية؛ يتم استخدامه لتحضير الملاط أثناء الصباغة ثم يذوب في الماء المغلي.

في كثير من الحالات، يتم إضافة اليوريا للمساعدة في الذوبان. وذلك لأن مجموعة الأسيلديامينو الموجودة في جزيء اليوريا يمكن أن تكسر القوى الجزيئية والروابط الهيدروجينية بين جزيئات الصبغة الكاتيونية، مما يتسبب في تفكك مجاميع الصبغة بسرعة إلى حالات غير جزيئية. يساعد ذوبان الصبغة الكافي على منع ظهور بقع اللون. نظرًا لأن اليوريا تحتوي على مجموعات أمينية، فإن محتواها الكاتيوني يبلغ 2.5 مرة من محتوى الصوديوم، مما يؤدي إلى تأثيرات تسوية أفضل من كبريتات الأمونيوم.

كبريتات الأمونيوم هي عامل إطلاق الحمض. مع زيادة درجة حرارة الصباغة، يتم إطلاق غاز الأمونيا تدريجيًا، مما يترك الحمض في حمام الصبغة، مما يخفض درجة الحموضة ويقلل من سرعة الصباغة، وهو أمر مفيد لتحقيق مستوى الصباغة. بالنسبة للأصباغ حيث تتركز عملية الصباغة بشكل مفرط في المنطقة ذات درجة الحرارة العالية، يمكن إضافة كمية مناسبة من كبريتات الأمونيوم لتخفيف عملية الصباغة.

3. التحكم في درجة حرارة الصباغة لألياف الأكريليك

تحدث حركة جزء السلسلة الجزيئية العالية فقط فوق درجة حرارة التزجج. تسمح المساحة التي تم إنشاؤها بواسطة حركة مقطع السلسلة هذه لجزيئات الصبغة بالاختراق والانتشار والتثبيت داخل الألياف، وبالتالي إكمال عملية الصباغة.

تتأثر حركة جزء السلسلة من البوليمرات بشكل كبير بدرجة الحرارة. وفوق درجة حرارة التزجج، تزداد درجة حركة جزء السلسلة بشكل ملحوظ لكل زيادة بمقدار درجة مئوية واحدة. وهذا يفسر سبب زيادة معدل الصباغة بشكل حاد مع زيادة درجة الحرارة، فوق درجة حرارة التزجج، حتى أنه يصل إلى زيادة بنسبة 30% لكل زيادة بمقدار درجة مئوية واحدة. بالنسبة لألياف الأكريليك، فإن حركة جزء السلسلة المكثفة لبوليمراتها وقوى كولوم القوية بين المجموعات الحمضية داخل الجزيئات والمجموعات الكاتيونية في جزيئات الصبغة هي التي تسبب كمية كبيرة من الصباغة المركزة ضمن نطاق درجة حرارة ضيق.

إن التحكم في درجة حرارة الصباغة ضمن نطاق درجة الحرارة الضيق هذا يضمن الصباغة الموحدة، والتحكم الصارم في ارتفاع وانخفاض درجة الحرارة وفقًا لمتطلبات العملية مع الحد الأدنى من الأخطاء.

4. عدة طرق لصبغ ألياف الأكريليك

بشكل عام، يمكن تطوير عملية صباغة معقولة. تشمل طرق الصباغة الشائعة الصباغة السريعة متساوية الحرارة والصباغة المشبعة والصباغة العادية.

تشير طريقة الصباغة السريعة ذات درجة الحرارة الثابتة إلى بدء الصباغة عند درجة حرارة أعلى من درجة حرارة التزجج وأقل من نقطة الغليان، والاحتفاظ بها عند درجة الحرارة هذه لمدة 45-90 دقيقة لضمان امتصاص معظم الصبغة. بعد ذلك، يتم رفع درجة الحرارة إلى نقطة الغليان لتثبيت اللون، مع فترة تثبيت قصيرة نسبيًا. وأخيرًا، يتم خفض درجة الحرارة ببطء إلى 50 درجة مئوية، ويتم شطف الملابس وإزالتها من الآلة. مفتاح هذه الطريقة هو اختيار درجة حرارة ثابتة للصباغة. أدى ظهور عوامل التثبيط من الجيل الثالث إلى زيادة عامل الأمان في هذه الطريقة بشكل كبير. علاوة على ذلك، فإن صيغة الصباغة لهذه الطريقة بسيطة نسبيًا. تشتمل التركيبة النموذجية على محلول منظم من حمض الأسيتيك وأسيتات الصوديوم، وأقل من 0.2% من عامل التثبيط A، و0.3%-0.5% من عامل التسوية 1227. عندما يكون حجم الصبغة مرتفعًا، تتم إضافة 2.0-3.0% من اليوريا. يتم تحميل الملابس المراد صبغها في الماكينة، ويضاف إليها الماء، وترفع درجة الحرارة إلى 5 درجات مئوية تحت درجة الحرارة المحددة. تتم إضافة جميع المواد المساعدة (ما عدا المواد الكيميائية المساعدة)، ويتم تشغيل الآلة لمدة 10-15 دقيقة. بعد ذلك، يتم إضافة محلول الصبغة المذاب بالكامل، ويتم تشغيل الآلة إلى درجة الحرارة المحددة للاحتفاظ بها.

تشير الصباغة بالتشبع إلى طريقة الصباغة حيث يكون مجموع منتجات كميات الصبغة والمثبط في صيغة الصباغة وقيمها f مكافئًا لقيمة تشبع الصباغة لألياف الأكريليك.

يكمن مفتاح الصباغة المشبعة في التحكم في كمية مثبط الجيل الثاني، حيث تؤثر الكمية بشكل مباشر على عمق ودرجة اللون الناتج.

تجمع الصباغة العادية بين مزايا التحكم في درجة الحرارة بدون المثبط والتحكم في درجة الحرارة باستخدام المثبط، بينما تستخدم أيضًا خصائص المثبط من الجيل الثالث، مما يجعلها طريقة صباغة قابلة للتطبيق على نطاق واسع. في هذه الطريقة، يعمل عامل التسوية 1227 والمثبط A في صيغة الصباغة بشكل تآزري. يعمل عامل التسوية 1227 في المقام الأول كعامل نشر وغسيل. تبلغ كمية المثبط في الصيغة 0.02%-0.4%، وكمية عامل التسوية 1227 هي 0.2%-0.5%.

علاوة على ذلك، مع تطور الأصباغ المناسبة لألياف الأكريليك، تم أيضًا تطوير طرق الصباغة الموجبة من نوع الهجرة وطرق الصباغة الموجبة من النوع المشتت في السنوات الأخيرة. لن يتم مناقشة هذه هنا.

5. تصحيح اللون وبقع الصبغة

إذا تم العثور على اختلافات بين عملية الصباغة والعينة أثناء استخدام الأصباغ الكاتيونية، يرجى التعامل معها على النحو التالي: قبل إضافة محلول الصبغة الكاتيونية، خفض درجة حرارة حمام الصبغة إلى 80 درجة مئوية. بعد إضافة محلول الصبغة، حافظ على درجة الحرارة عند 80 درجة مئوية وحركها لمدة 5 دقائق. بعد التحريك جيداً، أعيدي التسخين إلى درجة الغليان لتصحيح اللون. من الأفضل إجراء اختبار صغير الحجم مسبقًا.

عند ظهور بقع صبغية، تعامل معها كما هو موضح في الفصل الأول.

إذا كانت الصباغة غير متساوية بشدة عند استخدام الأصباغ الكاتيونية، فإن إزالة اللون مطلوبة. يتضمن ذلك تبييض الكلور لتحلل الصبغة كيميائيًا، يليها إعادة الصبغ.

على الرغم من التدابير التصحيحية المذكورة أعلاه، لا يزال من الممكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل جودة الصباغة وحتى الإضرار بسمعة مصنع الصباغة. ولذلك، قبل الصباغة الفعلية، من الضروري إجراء اختبارات على نطاق صغير بعناية، حتى الصباغة، وتجارب مطابقة الألوان لمنع الحوادث وتقليل الخسائر.

6. احتياطات أخرى

لتحقيق لون صباغة أغمق، يمكن اتخاذ التدابير المناسبة في الإنتاج الفعلي لضمان تفاعل المجموعات الوظيفية الموجودة على الألياف بشكل كامل مع الصبغة. وتشمل التدابير المحددة ما يلي:

1) زيادة قيمة الرقم الهيدروجيني لحمام الصبغة للسماح للمجموعات الوظيفية الحمضية للألياف بالتأين الكامل والارتباط بالصبغة؛

2) إضافة كمية صغيرة من المادة الحاملة، مثل β-naphthol؛

3) تقليل كمية المثبط الكاتيوني من الجيل الثاني؛

4) تمديد وقت الصباغة بالغليان، أو استخدام الصباغة بدرجة حرارة عالية فوق 100 درجة مئوية.

يتم تحقيق مستوى الصباغة لألياف الأكريليك بشكل أساسي من خلال التحكم في معدل الصباغة. العلامات التجارية المختلفة لألياف الأكريليك لها معدلات صباغة مختلفة. لذلك، من الضروري فهم خصائص ألياف الأكريليك المراد صبغها قبل الصباغة. وبعد ذلك، يمكن اختيار الصبغة المناسبة لمعالجة هذه المشكلة.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحديد نطاق درجة حرارة الصباغة الرئيسي في صيغة الصباغة من خلال منحنى معدل الصباغة. يمكن تحقيق مستوى الصباغة عن طريق الحفاظ على درجة الحرارة ضمن هذا النطاق أو إبطاء معدل التسخين.

7. ملاحظات خاصة

أخيرًا، بغض النظر عن الصبغة أو الطريقة أو الآلة المستخدمة، فإن بعض المشكلات التشغيلية شائعة وتتطلب اهتمامًا خاصًا:

1) المضافات الكيميائية: بعض المواد المساعدة، مثل حمض الأسيتيك، تحتاج إلى إضافتها أثناء عملية اللب؛

2) التبريد: نظرًا لأن صباغة ألياف الأكريليك تحدث أعلى من درجة حرارة التحول الزجاجي، فإن التبريد المفاجئ سيؤدي إلى تصلب غير متساوٍ للألياف بسبب معدلات التبريد غير المتسقة، مما يؤثر بشدة على ملمس اليد. ولذلك يجب أن يتم التبريد ببطء؛

3) معالجة التليين: تُستخدم المواد المساعدة الكاتيونية بشكل شائع لتليين ألياف الأكريليك.

بشكل عام، لا تعتمد جودة صباغة ألياف الأكريليك على عامل واحد، بل على التحكم المنسق لخطوات عملية متعددة. بدءًا من إدارة جودة المياه، وعلاجات التنظيف والتبييض، وحتى الاختيار العقلاني للأصباغ الكاتيونية، والجمع العلمي للمواد المساعدة، والتحكم الدقيق في برنامج درجة حرارة الصباغة، تؤثر كل التفاصيل بشكل مباشر على تأثير الصباغة النهائي.

في الإنتاج الفعلي، يعد التحكم في سرعة الصباغة هو جوهر تحقيق الصباغة الموحدة لألياف الأكريليك. تظهر العلامات التجارية والمواصفات المختلفة لألياف الأكريليك اختلافات كبيرة في أداء الصباغة؛ ولذلك، إجراء تجارب شاملة على نطاق صغير وإتقان نطاق درجة حرارة الصباغة الرئيسية قبل الإنتاج الرسمي أمر بالغ الأهمية. من خلال التصميم العقلاني لعملية الصباغة واستقرار ظروف التشغيل، لا يمكن تجنب بقع الصبغ واختلافات اللون بشكل فعال فحسب، بل يمكن أيضًا تحسين كفاءة الإنتاج وتقليل مخاطر إعادة العمل والنفايات.

مع التطوير المستمر للأصباغ الكاتيونية والمواد المساعدة الداعمة، يتم أيضًا تحسين عملية صباغة ألياف الأكريليك بشكل مستمر. فقط من خلال الفهم الكامل لخصائص الألياف وآليات الصباغة يمكن تحقيق تأثيرات صباغة ألياف الأكريليك المستقرة والتي يمكن التحكم فيها وعالية الجودة.