Nanjiba Nur
Tento článok popisuje chémiu spojív a ich pôsobenie pri pigmentovej potlači bavlnených textílií. Potlač textilných materiálov možno najlepšie opísať ako priemyselné umenie s dlhou históriou a istou budúcnosťou. Textilná tlač je najuniverzálnejšia a najdôležitejšia metóda používaná na zavedenie farby a dizajnu do textílií. Pri pigmentovej tlači sú nerozpustné pigmenty, ktoré nemajú žiadnu afinitu k vláknam, fixované na vláknach spojivami alebo spojivami. Pri potlači textílií sa farbivá alebo pigmenty prenášajú na textíliu pomocou tlačiarenských pást. Spojivá sú mechanizmus používaný na udržanie farby na tkanine pri použití pigmentov na potlač textílií. Výber spojív bude vždy závisieť od konečných požiadaviek na stálosť, ako aj od nákladových požiadaviek procesu. Tento prehľad práce kladie väčší dôraz na potrebu a funkcie spojiva v pigmentovej tlači a tiež na chémiu spojív a jeho pôsobenie pri fixácii pigmentu na textilný substrát.
Čo je Binder?
Spojivá sú chemické produkty, ktoré spájajú pigmenty s celulózovými vláknami pri potlači textilných pigmentov. Takmer všetky spojivá používané pri tlači textilných pigmentov sú produkty adičnej polymerizácie. Je to filmotvorná látka zložená z makromolekúl s dlhým reťazcom, ktoré po nanesení na textil spolu s pigmentom vytvárajú trojrozmernú sieť. Na tento účel boli vyvinuté aj rôzne spojivá, čo nakoniec viedlo k použitiu emulzií voda v oleji a olej vo vode. To značne urýchlilo používanie pigmentov pri tlači textilu a potom sa pigmenty stali hlavnými farbivami používanými pri tlači.
Pigmentová tlač
V súčasnosti je pigmentová tlač azda najbežnejšie a najrozšírenejšie používanou technikou na potlač textílií. Pri pigmentovej tlači nerozpustné pigmenty, ktoré nemajú žiadnu afinitu k vláknu a fixujú sa na textíliu spojivami v požadovanom vzore. Tento opis je možno príliš zjednodušený, ale zjavne odlišuje pigmenty od farbív, ktoré sa absorbujú do vlákna a fixujú sa tam v dôsledku reakcií špecifických pre farbivo. Tlačová pasta je hlavnou zložkou tlače, ktorá umožňuje vytváranie vopred definovaných vzorov. Tlačová pasta na pigmentovú tlač vo všeobecnosti obsahuje pigmenty, emulgátory, spojivá, zmäkčovadlá, zahusťovadlá, odpeňovacie činidlá a zosieťovacie činidlo.
Pigmentová tlač má však niekoľko problémov – vytvrdzovanie pri relatívne vysokej teplote, stuhnutosť ruky a zlú stálosť tlačeného tovaru. Tieto nevýhody súvisia s použitým spojivom. Na zlepšenie kvality pigmentového tovaru je teda potrebné zlepšiť celkové vlastnosti spojív. Metódy na zníženie teploty vytvrdzovania získali najväčšiu pozornosť, pretože proces vytvrdzovania pri vysokej teplote nielen plytvá energiou, ale tiež predstavuje riziko zničenia substrátov, ktoré neznesú procesy pri vysokej teplote.
Klasifikácia spojiva a jeho funkcia
Vo všeobecnosti sa spojivá na potlač textilu delia na dve reaktívne a nereaktívne. Nereaktívne spojivá neobsahujú reaktívne skupiny. V dôsledku absencie reaktívnych skupín nedochádza k samovoľnému zosieťovaniu počas fixácie alebo vytvrdzovania. Preto je potrebné pridanie fixačného činidla na vytvorenie stabilného spojivového filmu na substrátoch. Reaktívne spojivá obsahujú reaktívne skupiny zvyčajne z kopolymerizácie s monomérmi, ako je N-metylakrylamid alebo podobné zlúčeniny. Tieto spojivá sú schopné samozosieťovania a vytvárajú stabilný film počas fixácie.
Spojivá sa zvyčajne pridávajú do tlačiarenskej pasty, aby:
Pokryje pigment a umožní tlač veľmi jemných disperzií,
Chráňte pigment pred mechanickým opotrebením,
Fixujte pigment na vlákna a
Základné vlastnosti spojív
Spojivo používané pri pigmentovej tlači musí mať určité vlastnosti. Spojivo by nemalo koagulovať v dôsledku šmykových síl pôsobiacich počas tlače. Ak dôjde ku koagulácii, dôjde pri samotnej tlači k upchatiu sita a zablokovaniu rytín tlačových valcov. Film spojiva musí byť číry, rovnomernej hrúbky, hladký a ani príliš tvrdý, ani mäkký. Mala by byť elastickej povahy, mala by mať dobrú priľnavosť k podkladu bez toho, aby bola lepkavá. Mal by mať dobrú odolnosť voči chemickému a mechanickému namáhaniu a mal by byť ľahko odstrániteľný z rytín tlačových valcov, obrazoviek, zadných sivičiek a poťahov. Z týchto vlastností možno jednu zlepšiť na úkor iných. Dobré spojivá musia byť bezfarebné zlúčeniny bez zápachu, ktoré sa ľahko a hladko dispergujú v tlačových pastách bez nepriaznivého ovplyvnenia viskozity a dajú sa ľahko odstrániť z tlačových zariadení, ako sú sitá a valce. Spojivá by mali vytvárať pružné filmy, ktoré zapuzdrujú častice pigmentu a priľnú k tkanine bez napučiavania počas prania a chemického čistenia.
Textilné spojivá sú nevyhnutné na vytvorenie matrice na zachytenie častíc pigmentu a musia byť stabilné voči vonkajším silám, ktoré by mali tendenciu vytláčať pigment z textilného substrátu, ako je pranie alebo trenie. Spojivo musí byť vhodné na aplikáciu a musí mať ďalšie vlastnosti na zvýšenie farbiaceho účinku pigmentu. Pretože zafarbenie pigmentu je aditívnym účinkom na substrát, zložky tohto prídavku budú mať tendenciu meniť omak substrátu látky.
Fakty o spojivách na pigmentovú tlač
Väčšina pigmentových tlačových spojív na trhu sú makromolekulové kopolyméry, ktoré sú tvorené procesmi emulznej polymerizácie z monomérov na báze vinylu. Obsahujú hydrofilné časti, vďaka ktorým sú dispergovateľné vo formuláciách tlačových pást a funkčné skupiny postranných reťazcov, z ktorých niektoré sú schopné vytvárať filmy zosieťovacími reakciami. Zosieťovanie je "lepidlo", ktoré dáva štruktúru spojivovým filmom, ktoré sú zapuzdrené, a tu pigmenty látkam. Funkčné skupiny, ktoré zvyčajne netvoria zosieťovanie, sú metyl, etyl a butylakryláty, akrylonitril, styrén a etylové skupiny, zatiaľ čo skupiny, ktoré reagujú za vzniku zosieťovania, sú akrylamid, metylolakrylamid, hydroxyetylakrylát, kyselina akrylová, kyselina metakrylová a kyselina fumarová. Mnohé z týchto skupín sú hydrofóbne a pomáhajú predchádzať napučiavaniu tlačovej pasty vo vode.
Pri použití chemicky modifikovaného pšeničného lepku ako spojiva v pigmentových tlačových pastách pre textílie sa skúmalo, že výkonnostné vlastnosti potrebné v spojivách na textilné pigmentové tlačové spojivá pre odevné a interiérové aplikácie je možné dosiahnuť ekonomickými metódami chemickej modifikácie. Táto štúdia zlepšila rozpustnosť v alkalických roztokoch a technické vlastnosti vyplývajúce z chemickej modifikácie lepku pre papierové spojivá. Pšeničný lepok sa skladá z dvoch vo vode nerozpustných bielkovín, ktoré sa nachádzajú v pšeničnej múke, gluteníne a gliadíne. Molekuly glutenínu majú lineárne konfigurácie a potenciál tvoriť disulfidové a iné priečne väzby. Gliadin pozostáva z malých guľovitých molekúl, je mäkký a má dobré adhézne vlastnosti.
Vlastnosti stálosti pri kríhaní pri pigmentovej potlači sú menšie ako stálosť pri miešaní reaktívnej potlačenej látky v dôsledku nerozpustnosti pigmentov. Stálosť pri varení sa však môže zlepšiť výberom vhodného spojiva. zistili, že niektoré nové pripravené vodné oligoméry (spojivo) polyuretánakrylátu na báze buď polyetylénglykolu alebo glyceroletoxylát-kopropoxylátu s nulovými prchavými organickými zlúčeninami možno bezpečne použiť na prípravu tlačiarenskej pasty na sieťotlač všetkých typov textílií s použitím pigmentových farbív . Najvyššia farebná sila (K/S) a stálosť sa pohybuje medzi dobrými a vynikajúcimi pre vzorky vytlačené s použitím polyuretánakrylátu na báze glyceroletoxylátkopropoxylátu, to platí bez ohľadu na typ potlačenej látky. Najnižší K/S sa získa v prípade použitia Ebecrylu 2002 ako komerčného spojiva. Spojivo PUA na báze PEG2000 dáva K/S lepšie ako spojivo PUA na báze PEG1000 plus 2000 pre všetky typy potlačených látok, pokiaľ v prípade potlačenej vlny neplatí opak.
Odolnosť polyesterovej tkaniny proti oteru opäť závisí od elasticity spojiva, priľnavosti k textilným materiálom a nerovnomerného rozptýlenia pigmentu v tlačovej paste. Spojivo bolo dobre dispergované a malo rovnakú elasticitu; tieto výsledky ukázali, že plazmové spracovanie zlepšilo priľnavosť tkanín k tlačiarenskej paste a tiež k spojivu. Výsledky odolnosti proti oteru možno pripísať lepšej pevnosti spojivového filmu plazmou ošetrených tkanín ako neošetrených tkanín. Po plazmovom spracovaní sa množstvo väzby medzi spojivom a vláknami a odolnosť chemických väzieb zvýšili v dôsledku pribúdajúcich polárnych skupín.
Pri fixácii pigmentu na textílie pomocou spojív; V textilnom priemysle sa využívajú technológie vytvrdzovania UV, ako aj žiarením, kvôli nízkej spotrebe energie, krátkej dobe nábehu, rýchlemu a spoľahlivému vytvrdzovaniu, nízkemu znečisteniu životného prostredia, vytvrdzovaniu pri izbovej teplote, úspore miesta atď.
Pôsobenie spojiva pri fixácii pigmentu
Rozdiel medzi procesmi farbenia a pigmentáciou je v tom, že pigmentové farebné textílie vyžadujú vytvrdzovací postup. Pretože pigmenty nemajú afinitu k textíliám. Fixácia pigmentu na textíliách sa spolieha na spojivá, ktoré vyžadujú proces vytvrdzovania, aby sa pigmenty udržali na textílii. Konvenčné vytvrdzovanie je tepelný proces, pri ktorom sa pigmentové farebné textílie musia vysušiť a potom vytvrdiť teplom, aby sa mäkká organická báza (monomér a/alebo oligomér) zmenila na húževnatý polymér. UV vytvrdzovanie je alternatívou k tepelnému procesu. Živicové prípravky vytvrdzované UV žiarením obsahujú oligoméry, monoméry a fotoiniciátory. Tieto zložky môžu byť polymerizované (vytvrdené) mechanizmom voľných radikálov pomocou fotoiniciátora, ktorý spustí takmer okamžitú vytvrdzovaciu reakciu po vystavení UV svetlu. Vytvrdzovanie UV žiarením teda vytvára úplne polymerizovanú sieť v priebehu niekoľkých sekúnd a je rýchlejšie ako tepelné vytvrdzovanie. UV vytvrdzovanie pre pigmentovú tlač bolo študované. Problémy spojené s týmto procesom zahŕňajú nízku stálosť, tuhú tkaninu a nízku účinnosť vytvrdzovania živice, keď sú zahrnuté pigmenty. Tlač pigmentom dispergovaným v kvapalných kompozíciách vytvrditeľných žiarením a vytvrdzovanie ultrafialovým žiarením eliminuje krok sušenia a výrazne znižuje energiu potrebnú na vytvrdzovanie. Vďaka vysokej rýchlosti vytvrdzovania, vysokej hustote zosieťovania a absencii organických rozpúšťadiel je UV vytvrdzovanie dobre zavedenou technológiou pre všetky druhy náterov a atramentových aplikácií.
Dnes je k dispozícii množstvo monomérov a oligomérov vytvrditeľných UV žiarením, ako sú polyéter, polyester, epoxid, polyakrylát a uretánakryláty. Výberom surovín, konkrétne oligomérov ako spojív a sprievodných monomérov a fotoiniciátorov, je možné veľmi flexibilne kontrolovať vlastnosti filmu, ako je tvrdosť, pružnosť, odolnosť a priľnavosť. Stálofarebnosť potlače závisí od typu použitého spojiva a tiež od typu vybranej textílie. Koncentrácia aj typ spojív ovplyvňujú farebnú silu UV vytvrdzovanej tlače.
Hlavné referencie:
Úloha spojív a ich chémia v tlači textilných pigmentov, Journal of Textile Science & Engineering
Teória farbenia textílií." Spoločnosť farbiarov a koloristov
Vývoj pigmentovej tlače za posledných 50 rokov." Prehľad pokroku v kolorovaní a súvisiacich témach
