راهنمای کامل رنگرزی فیبر اکریلیک: روش‌ها، رنگ‌ها و بهترین روش‌ها

الیاف اکریلیک به دلیل احساس نرمی، حفظ گرما خوب و ظاهر پشم مانند، به طور گسترده در بافندگی، ژاکت، پتو و منسوجات خانگی استفاده می شود. با این حال، فرآیند رنگرزی الیاف اکریلیک همیشه یکی از چالش برانگیزترین الیاف مصنوعی در نظر گرفته شده است. فرآیند رنگرزی آن به کیفیت آب، انتخاب عامل کمکی، کنترل دما و عملکرد رنگ بسیار حساس است. خطاهای جزئی به راحتی می تواند منجر به مشکلاتی مانند رنگ ناهموار، لکه های رنگی و انحراف رنگ شود.

در حال حاضر رنگهای کاتیونی مهمترین و موثرترین نوع رنگ برای رنگرزی الیاف اکریلیک هستند. برای دستیابی به رنگرزی در سطح خوب و کیفیت رنگرزی پایدار، مدیریت سیستماتیک در چندین مرحله از جمله آب رنگرزی، پیش تصفیه، طراحی فرمول رنگرزی و کنترل فرآیند رنگرزی ضروری است. این مقاله، بر اساس تجربه عملی تولید، به طور سیستماتیک نقاط کنترل کلیدی و راه حل های مشکلات رایج در رنگرزی الیاف اکریلیک را معرفی می کند و مرجعی کاربردی برای کارخانه ها و تکنسین های رنگرزی ارائه می دهد.

1. رنگرزی آب

از آنجایی که رنگ های کاتیونی بر روی گروه های اسیدی قوی جذب می شوند، الیاف اکریلیک به راحتی تحت تاثیر یون های فلزی مانند یون های کلسیم در آب قرار می گیرند. علاوه بر این، برخی از رنگ‌های کاتیونی نیز به اثرات یون‌های فلزی حساس هستند. اگر کیفیت آب برای رنگرزی نامناسب باشد، ابتدا باید تصفیه مناسب انجام شود تا اثرات نامطلوب آب بر رنگرزی کاهش یابد.

بعلاوه اگر آب لوله کشی حاوی کلر فعال باشد باید قبل از استفاده حذف شود.2.آبشستگی

شستشوی ساده در صورت نیاز برای حذف روغن‌های در حال چرخش، عوامل اندازه‌گیری از فرآیندهای قبلی و آلاینده‌های مختلف از الیاف اکریلیک انجام می‌شود و از عملکرد روان فرآیندهای بعدی مانند رنگرزی و تکمیل اطمینان حاصل می‌کند.

روش تصفیه ساده زیر را می توان برای الیاف اکریلیک استفاده کرد:

سورفکتانت غیر یونی 0.5 تا 1.0 گرم در لیتر

دمای درمان 60 درجه سانتیگراد

زمان درمان 20 تا 40 دقیقه

بسیاری از انواع تجهیزات کمکی آبشستگی در دسترس هستند. انتخاب را می توان از طیف گسترده ای از محصولات تولید شده توسط تولید کنندگان مختلف انجام داد.

3. سفید کننده و سفید کننده

سفیدی الیاف اکریلیک در حال حاضر بسیار زیاد است. در صورت نیاز به سفیدی بیشتر، درمان روشن کننده نوری یا ترکیبی از روشن کننده نوری و سفید کننده شیمیایی ضروری است.

روشن کردن بهینه با روشن کننده های نوری یک روش ساده و پرکاربرد است. دو نوع روشن کننده نوری وجود دارد: کاتیونی و پراکنده. درخشندگی بر اساس روش رنگرزی برای رنگهای کاتیونی یا پراکنده اعمال می شود. روشن کننده های نوری پراکنده بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند زیرا خواص تراز بهتری را ارائه می دهند. بسیاری از تولید کنندگان روشن کننده های نوری تولید می کنند که به کاربران امکان انتخاب می دهند.

4. روش های فرمولاسیون فرآیندهای رنگرزی کاتیونی

(1) تعیین فرمول رنگرزی

فرمول رنگرزی بر اساس ویژگی های عملی محصول نهایی مانند ثبات رنگ و نوع دستگاه رنگرزی تعیین می شود. به طور کلی، فرمول را می توان به ترتیب زیر تعیین کرد:

الف) نمونه کوچکی از رنگ را با مخلوط کردن مناسب رنگ مطابق نمونه تهیه کنید. رنگ ها را به طور مکرر مخلوط کنید تا رنگی مطابق با نمونه بدست آید.

ب) هنگامی که رنگ مخلوط با نمونه مطابقت داشت، مقدار رنگ مورد استفاده را تعیین کنید. همزمان یک عامل کندکننده را انتخاب کنید و دوز بهینه را با استفاده از روش محاسبه مقدار DC شرح داده شده در فصل 1 محاسبه کنید.

ج) برنامه دمای رنگرزی را تنظیم کنید. برای مراحل الف) و ب) بالا، بهتر است ابتدا یک آزمایش رنگرزی غوطه وری انجام شود تا تأیید شود که آیا اثر تراز کردن الزامات را برآورده می کند یا خیر.

د) با استفاده از یک ماشین رنگرزی کوچک تأیید کنید که آیا ثبات رنگ با الزامات مطابقت دارد یا خیر.

ه) در صورتی که یکنواختی رنگرزی و ثبات رنگ مطابق با الزامات نباشد، آزمایش را تا حصول فرمول مورد نیاز ادامه دهید.

(2) نقش چندین عامل کمکی

علاوه بر عوامل کند کننده، نوع دیگری از سورفکتانت که نقش تسطیح در فرآیند رنگرزی را ایفا می کند، یک عامل تراز کننده نوع مهاجرت است، مانند عامل تراز کننده داخلی XFM-2. این نوع تسطیح به ترکیبات آمونیوم چهارتایی کاتیونی با وزن مولکولی کم تعلق دارد و خواص مهاجرت خوبی دارد. برای رنگرزی رنگهای کاتیونی نوع M و رنگرزی و تصحیح رنگ رنگها با K=5 قابل استفاده است. به دلیل وزن مولکولی کم، عموماً محل رنگ را اشغال نمی کند و تأثیری بر Sf ندارد.

اسید استیک عامل کمکی اصلی برای رنگرزی الیاف اکریلیک با رنگهای کاتیونی است. یون های هیدروژن را در حمام رنگ فراهم می کند تا به چسبندگی رنگ کمک کند. در بیشتر موارد، اسید استیک یک محلول بافر با استات سدیم تشکیل می دهد تا PH حمام رنگ را تثبیت کند. اسید استیک همچنین رنگهای کاتیونی را حل می کند. از آن برای تهیه دوغاب در هنگام رنگرزی استفاده می شود و سپس در آب جوش حل می شود.

در بسیاری از موارد، اوره برای کمک به انحلال اضافه می شود. این به این دلیل است که گروه آسیل دیامین در مولکول اوره می تواند نیروهای بین مولکولی و پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های رنگ کاتیونی را بشکند و باعث شود که دانه های رنگ به سرعت به حالت های تک مولکولی تجزیه شوند. انحلال کافی رنگ به جلوگیری از لکه های رنگی کمک می کند. از آنجایی که اوره حاوی گروه های آمینه است، محتوای کاتیونی آن 2.5 برابر سدیم است و در نتیجه اثرات تراز کنندگی بهتری نسبت به سولفات آمونیوم دارد.

سولفات آمونیوم یک عامل آزاد کننده اسید است. با افزایش دمای رنگرزی، گاز آمونیاک به تدریج آزاد می شود و اسید در حمام رنگ باقی می ماند، pH کاهش می یابد و سرعت رنگرزی کاهش می یابد که برای دستیابی به سطح رنگ مفید است. برای رنگ هایی که فرآیند رنگرزی بیش از حد در منطقه با دمای بالا متمرکز شده است، می توان مقدار مناسبی سولفات آمونیوم برای تعدیل فرآیند رنگرزی اضافه کرد.

3. کنترل دمای رنگرزی برای الیاف اکریلیک

حرکت بخش زنجیره مولکولی بالا فقط بالاتر از دمای انتقال شیشه ای رخ می دهد. فضای ایجاد شده توسط این حرکت بخش زنجیره ای به مولکول های رنگ اجازه نفوذ، انتشار و تثبیت در فیبر را می دهد، بنابراین فرآیند رنگرزی را تکمیل می کند.

حرکت بخش زنجیره ای پلیمرها تا حد زیادی تحت تأثیر دما است. بالاتر از دمای انتقال شیشه ای، درجه حرکت بخش زنجیره به ازای هر 1 درجه سانتیگراد افزایش به طور قابل توجهی افزایش می یابد. این توضیح می دهد که چرا، بالاتر از دمای انتقال شیشه ای، سرعت رنگرزی با افزایش دما به شدت افزایش می یابد، حتی به 30٪ افزایش برای هر 1 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. برای الیاف اکریلیک، دقیقاً حرکت قطعه زنجیره ای شدید پلیمرهای آنها و نیروهای قوی کولن بین گروه های اسیدی درون مولکول ها و گروه های کاتیونی در مولکول های رنگ است که باعث ایجاد مقدار زیادی رنگرزی غلیظ در محدوده دمایی باریک می شود.

کنترل دمای رنگرزی در این محدوده دمایی باریک، رنگرزی یکنواخت را تضمین می کند، کنترل دقیق افزایش و کاهش دما مطابق با الزامات فرآیند با حداقل خطا را تضمین می کند.

4. چندین روش رنگرزی برای الیاف اکریلیک

به طور کلی، یک فرآیند رنگرزی معقول می تواند توسعه یابد. روش های متداول رنگرزی شامل رنگرزی سریع همدما، رنگرزی اشباع و رنگرزی معمولی است.

روش رنگرزی سریع با دمای ثابت به شروع رنگرزی در دمای بالاتر از دمای انتقال شیشه ای و زیر نقطه جوش و نگه داشتن آن در این دما به مدت 45 تا 90 دقیقه برای اطمینان از جذب بیشتر رنگ اشاره دارد. سپس، دما را تا نقطه جوش برای تثبیت رنگ، با زمان تثبیت نسبتاً کوتاه، بالا می برند. در نهایت، دما به آرامی به 50 درجه سانتیگراد کاهش می یابد و لباس شسته شده و از دستگاه خارج می شود. کلید این روش انتخاب دمای رنگرزی ثابت است. ظهور عوامل کند کننده نسل سوم ضریب ایمنی این روش را به میزان قابل توجهی افزایش داده است. علاوه بر این، فرمول رنگرزی برای این روش نسبتا ساده است. ترکیب معمولی شامل محلول بافری از اسید استیک و استات سدیم، کمتر از 0.2٪ عامل کندکننده A، و 0.3٪ - 0.5٪ از عامل تراز کننده 1227 است. وقتی حجم رنگ بالا باشد، 2.0-3.0٪ اوره اضافه می شود. لباسی که قرار است رنگ شود در دستگاه بارگذاری می شود، آب اضافه می شود و دمای آن تا 5 درجه سانتی گراد زیر دمای تنظیم شده افزایش می یابد. تمام مواد کمکی (به جز مواد کمکی شیمیایی) اضافه می شود و دستگاه به مدت 10-15 دقیقه کار می کند. سپس محلول رنگ کاملاً حل شده اضافه می شود و دستگاه برای نگهداری تا دمای تنظیم شده اجرا می شود.

رنگرزی اشباع به روش رنگرزی اطلاق می شود که در آن مجموع محصولات مقادیر رنگ و کندکننده در فرمول رنگرزی و مقادیر f مربوط به آنها معادل مقدار اشباع رنگ الیاف اکریلیک است.

کلید رنگرزی اشباع در کنترل میزان کندکننده نسل دوم نهفته است، زیرا این مقدار مستقیماً بر عمق و رنگ رنگ حاصل تأثیر می گذارد.

رنگرزی معمولی مزایای کنترل دما بدون کندکننده و کنترل دما را با کندکننده ترکیب می کند، در حالی که از ویژگی های کندکننده نسل سوم نیز استفاده می کند و آن را به یک روش رنگرزی پرکاربرد تبدیل می کند. در این روش تراز کننده 1227 و کندکننده A در فرمول رنگرزی به صورت هم افزایی عمل می کنند. عامل تراز 1227 در درجه اول به عنوان عامل پخش و شستشو عمل می کند. مقدار کندکننده در فرمول 0.02% – 0.4% و میزان تراز کننده 1227 0.2%–0.5% می باشد.

علاوه بر این، با توسعه رنگ های مناسب برای الیاف اکریلیک، روش های رنگرزی کاتیونی نوع مهاجرت و روش های رنگرزی کاتیونی نوع پراکنده نیز در سال های اخیر توسعه یافته اند. در اینجا به این موارد پرداخته نخواهد شد.

5. اصلاح لکه های رنگ و رنگ

در صورت مشاهده اختلاف بین فرآیند رنگرزی و نمونه در طول استفاده از رنگهای کاتیونی، لطفاً آن را به شرح زیر انجام دهید: قبل از افزودن محلول رنگ کاتیونی، دمای حمام رنگ را تا 80 درجه کاهش دهید. پس از افزودن محلول رنگ، دما را در 80 درجه سانتیگراد حفظ کرده و به مدت 5 دقیقه هم بزنید. پس از هم زدن کامل، حرارت را دوباره تا نقطه جوش بریزید تا رنگ آن اصلاح شود. بهتر است از قبل یک آزمایش در مقیاس کوچک انجام دهید.

هنگامی که لکه های رنگ ظاهر می شوند، آنها را همانطور که در فصل 1 توضیح داده شده است، مدیریت کنید.

اگر هنگام استفاده از رنگ های کاتیونی رنگرزی به شدت ناهموار باشد، رنگ زدایی لازم است. این شامل سفید کردن کلر برای تجزیه شیمیایی رنگ و به دنبال آن رنگرزی مجدد است.

با وجود اقدامات اصلاحی فوق، این امر همچنان می تواند کیفیت رنگرزی را کاهش دهد و حتی به شهرت کارخانه رنگرزی آسیب برساند. بنابراین، قبل از رنگرزی واقعی، انجام دقیق آزمایشات در مقیاس کوچک، حتی رنگرزی، و آزمایش های تطبیق رنگ برای جلوگیری از حوادث و به حداقل رساندن تلفات ضروری است.

6. سایر اقدامات احتیاطی

برای دستیابی به رنگ تیره تر، می توان اقدامات مناسبی را در تولید واقعی انجام داد تا اطمینان حاصل شود که گروه های عاملی روی الیاف به طور کامل با رنگ واکنش می دهند. اقدامات خاص عبارتند از:

1) افزایش مقدار pH حمام رنگ برای اجازه دادن به گروه های عاملی اسیدی فیبر به طور کامل یونیزه شده و با رنگ متصل شوند.

2) افزودن مقدار کمی از حامل، مانند β-نفتول.

3) کاهش میزان کندکننده کاتیونی نسل دوم.

4) تمدید زمان رنگرزی جوش یا استفاده از رنگرزی با دمای بالا بالای 100 درجه سانتیگراد.

رنگرزی سطح الیاف اکریلیک عمدتاً با کنترل میزان رنگرزی به دست می آید. برندهای مختلف الیاف اکریلیک میزان رنگرزی متفاوتی دارند. بنابراین، لازم است قبل از رنگرزی، خواص الیاف اکریلیک رنگ آمیزی شده را درک کنید. سپس می توان رنگ مناسبی را برای رفع این مشکل انتخاب کرد.

علاوه بر این، محدوده دمای رنگرزی کلیدی در فرمول رنگرزی را می توان از طریق منحنی سرعت رنگرزی شناسایی کرد. رنگرزی سطحی را می توان با حفظ دما در این محدوده یا کاهش سرعت گرمایش به دست آورد.

7. نکات ویژه

در نهایت، صرف نظر از رنگ، روش یا ماشین مورد استفاده، برخی از مسائل عملیاتی رایج هستند و نیاز به توجه ویژه دارند:

1) افزودنی های شیمیایی: برخی از مواد کمکی مانند اسید استیک باید در حین خمیرسازی اضافه شوند.

2) خنک کردن: از آنجا که رنگرزی الیاف اکریلیک بالاتر از دمای انتقال شیشه ای آن اتفاق می افتد، خنک شدن ناگهانی منجر به سخت شدن الیاف ناهموار به دلیل نرخ های خنک کننده ناسازگار می شود و به شدت بر احساس دست تأثیر می گذارد. بنابراین، خنک سازی باید به آرامی انجام شود.

3) درمان نرمی: کمکی کاتیونی معمولا برای نرم کردن الیاف اکریلیک استفاده می شود.

به طور کلی، کیفیت رنگرزی الیاف اکریلیک به یک عامل منفرد بستگی ندارد، بلکه به کنترل هماهنگ مراحل مختلف فرآیند بستگی دارد. از مدیریت کیفیت آب، تصفیه و سفید کردن، انتخاب منطقی رنگ های کاتیونی، ترکیب علمی مواد کمکی و کنترل دقیق برنامه دمای رنگرزی، هر جزئیات به طور مستقیم بر اثر رنگرزی نهایی تأثیر می گذارد.

در تولید واقعی، کنترل سرعت رنگرزی هسته اصلی دستیابی به رنگرزی یکنواخت الیاف اکریلیک است. مارک های مختلف و مشخصات الیاف اکریلیک تفاوت های قابل توجهی را در عملکرد رنگرزی نشان می دهند. بنابراین، انجام آزمایشات کامل در مقیاس کوچک و تسلط بر محدوده دمای رنگرزی کلیدی قبل از تولید رسمی بسیار مهم است. با طراحی منطقی فرآیند رنگرزی و تثبیت شرایط عملیاتی، نه تنها می توان از لکه های رنگی و تفاوت رنگ ها به طور موثر جلوگیری کرد، بلکه راندمان تولید را نیز می توان بهبود بخشید و خطرات ناشی از کار مجدد و ضایعات را کاهش داد.

با توسعه مداوم رنگ های کاتیونی و مواد کمکی، فرآیند رنگرزی الیاف اکریلیک نیز به طور مداوم بهینه می شود. تنها با درک کامل ویژگی های الیاف و مکانیسم های رنگرزی می توان به اثرات رنگرزی الیاف اکریلیک پایدار، قابل کنترل و با کیفیت بالا دست یافت.