Problemy i metody poprawy trwałości farbowania tkanin nylonowych
September 10, 2025
Typowe problemy w barwieniu barwnikami kwasowymi to głównie nierównomierne barwienie, zmiana koloru, żółtawy odcień i niewystarczająca równomierność. Przyczyny tych problemów to nie tylko słaba jakość barwnika, ale także niewłaściwa obsługa procesu lub niewłaściwe postępowanie ze szczegółami. Niniejszy artykuł omawia głównie barwienie nylonu barwnikami kwasowymi jako przykład, aby omówić problem trwałości barwienia barwnikami kwasowymi.
Czynniki wpływające na trwałość barwienia nylonu
Włókno nylonowe jest rodzajem włókna syntetycznego, a jego końce molekularne zawierają grupy aminowe lub karboksylowe. Teoretycznie można je barwić barwnikami dyspersyjnymi, reaktywnymi i kwasowymi. Jednak barwniki reaktywne mają niski wskaźnik wchłaniania na nylonie, co utrudnia uzyskanie odmian o ciemnych kolorach. Barwniki dyspersyjne mają również problemy, takie jak słaba zdolność do głębokiego barwienia, niewystarczająca jasność koloru i trudności w kontrolowaniu odcienia. Dlatego w rzeczywistym procesie barwienia i wykańczania do barwienia dzianinowych tkanin elastycznych z nylonu zwykle stosuje się barwniki kwasowe.
W przypadku barwników kwasowych stosowanych do barwienia włókien nylonowych, ze względu na obecność anionowych grup polarnych, takich jak grupy sulfonowe i grupy karboksylowe w ich strukturach molekularnych, zwykle występują one w postaci rozpuszczalnych w wodzie soli sodowych. Podczas barwienia jonizują się, tworząc R-SO₃⁻ i R-COO⁻. Makrocząsteczkowe łańcuchy włókien nylonowych zawierają dużą liczbę grup iminowych i aminowych, które tworzą -NH₂⁺- i -NH₃⁺- w warunkach kwaśnych. Te grupy kationowe w cząsteczkach włókien mogą łączyć się z grupami anionowymi cząsteczek barwnika poprzez wiązania jonowe i utrwalać się na tkaninie, osiągając w ten sposób wysoką trwałość barwienia.
Jednocześnie powinowactwo między barwnikiem a makrocząsteczkami włókien jest stosunkowo silne i mogą one łączyć się poprzez siły międzycząsteczkowe i inne siły, co znacznie zwiększa zdolność adsorpcji barwnika, poprawia wydajność koloru i zmniejsza pozostałą ilość barwnika w kąpieli barwiącej. Jednak tekstylia nylonowe często wymagają prania podczas użytkowania, a pranie domowe odbywa się zwykle w warunkach alkalicznych. Barwnik odpadnie z tkaniny z powodu jonizacji w alkalicznym roztworze wodnym, a pod wpływem środków powierzchniowo czynnych, takich jak mydło lub proszek do prania, oddzieli się od tkaniny i rozproszy w wodzie. Jednocześnie może również plamić inne tkaniny, powodując zmniejszenie różnych właściwości trwałości na mokro.
Barwniki kwasowe odnoszą się do barwników, które zawierają grupy kwasowe w swoich wzorach strukturalnych i mogą barwić włókna poliamidowe i białkowe w kwaśnych, słabo kwaśnych i neutralnych kąpielach barwiących. Większość ich grup kwasowych to grupy sulfonowe, a niektóre to grupy karboksylowe. Są łatwo rozpuszczalne w wodzie i jonizują się w wodzie, tworząc aniony barwnika. Struktura molekularna barwników kwasowych jest stosunkowo prosta; większość z nich to barwniki monoazowe, a niektóre to barwniki dwuazowe. Cząsteczki barwnika mają mniej długich sprzężonych struktur wiązań podwójnych, a współpłaszczyznowość i liniowe cechy pierścieni aromatycznych cząsteczki nie są oczywiste. Ich powinowactwo do włókien celulozowych jest niewielkie, więc trwałość na mokro i trwałość na światło różnią się znacznie w zależności od odmiany. Wśród nich barwniki o stosunkowo prostej strukturze i dużej liczbie grup sulfonowych mają stosunkowo słabą trwałość na mokro. Dlatego po barwieniu zwykle wymagana jest obróbka utrwalająca.
W porównaniu z barwieniem bawełny barwnikami bezpośrednimi, barwienie nylonu barwnikami słabo kwaśnymi ma dodatkowe połączenie wiązania jonowego. Ponieważ liczba grup aminowych końcowych dostarczanych przez włókna nylonowe, które mogą reagować z barwnikami słabo kwaśnymi, jest stosunkowo mała, barwienie barwnikami słabo kwaśnymi opiera się na wiązaniach jonowych, wiązaniach wodorowych i siłach van der Waalsa. Dlatego trwałość barwienia barwników słabo kwaśnych powinna być lepsza niż barwników bezpośrednich. Jednak liczba grup aminowych końcowych w cząsteczkach włókien nylonowych jest ograniczona (tylko 1/12 w porównaniu z wełną), co skutkuje słabą trwałością koloru dla średnich i ciemnych kolorów. Co więcej, im więcej grup rozpuszczalnych w wodzie ma barwnik, tym gorsza jest trwałość koloru. Aby poprawić trwałość barwienia barwników słabo kwaśnych na włóknach nylonowych, zwłaszcza trwałość na ścieranie na mokro, konieczna jest obróbka utrwalająca, która jest szczególnie ważnym etapem procesu dla barwienia nylonu w średnich i ciemnych kolorach.
Wpływ procesu barwienia i wykańczania na trwałość koloru
- Po przetworzeniu nylonu na tkaniny ma on wady słabej higroskopijności i trudności w odprowadzaniu potu podczas noszenia. Dlatego środki pomocnicze chemiczne są używane do wykańczania tkanin nylonowych. Dodanie środków odprowadzających wilgoć, hydrofilowych emulsji silikonowych itp. może sprawić, że tkanina będzie miała pewien efekt odprowadzania wilgoci i zmiękczania. Jednak użyte środki pomocnicze będą miały pewien wpływ na efekt utrwalania środka utrwalającego, dlatego należy zwrócić większą uwagę na proces utrwalania nylonu.
- Gdy tkaniny nylonowe przechodzą proces wstępnego i końcowego utrwalania, zmiany w strukturze molekularnej i zawartości końcowych grup aminowych włókien wystąpią w różnych warunkach termicznych. To jest powód, dla którego efekt głębokiego barwienia tkanin nylonowych na barwnikach wzrasta po wstępnym utrwalaniu. Po procesie utrwalania na mokro, takim jak utrwalanie wodne lub usuwanie oleju przed obróbką, struktura włókien nylonowych staje się luźna, zwiększa się szybkość adsorpcji barwnika, a wydajność koloru również się poprawia. Zmiany te mogą wpływać na nadmierną adsorpcję barwników i mieć wpływ na trwałość koloru.
- Temperatura, czas konserwacji cieplnej, regulacja pH kąpieli barwiącej i dodatek środków pomocniczych do barwienia podczas procesu barwienia mogą skutecznie kontrolować szybkość wchłaniania barwnika i równomierność barwienia. Jednak zmiany warunków zewnętrznych będą miały również pewien wpływ na trwałość koloru nylonu.
- W przypadku doboru barwników, przy wyborze barwników słabo kwaśnych, pierwszą kwestią jest producent i marka barwnika. Nawet dla tego samego rodzaju barwników słabo kwaśnych ich własna trwałość barwienia jest inna, co jest determinowane przez koszty produkcji i przetwarzania. Jakość samego barwnika jest również głównym czynnikiem bezpośrednio wpływającym na trwałość koloru tekstyliów po barwieniu. Jeśli problem leży w samym barwniku, bez względu na to, jak dobry środek utrwalający zostanie wybrany w kolejnym procesie, trwałość koloru nie może zostać poprawiona.
Utrwalanie barwienia tkanin nylonowych
Jeśli chodzi o poprawę trwałości barwienia barwników słabo kwaśnych na nylonie, wysiłki koncentrują się zasadniczo na poprawie struktury barwnika i środkach utrwalających kwas. Obecnie niewiele zmienia się w strukturze barwników słabo kwaśnych, więc obecna praca polega głównie na ulepszaniu środków utrwalających i koordynacji procesu w drukarniach i farbiarniach. Jednak ze względu na różnice w lokalizacji, źródle wody, sprzęcie i procesie drukarni i farbiarni, efekty utrwalania, które osiągają, są różne i nie można ich uogólniać. Wybór środka utrwalającego odpowiedniego do warunków użytkowania przedsiębiorstwa i zaprojektowanie odpowiedniego procesu to jeden ze szczegółów, na które drukarnie i farbiarnie muszą zwrócić uwagę.
Podobnie jak wszystkie inne materiały tekstylne, obróbka trwałości koloru po barwieniu zasadniczo przebiega dwoma sposobami:
- Usunięcie barwnika, który nie jest utrwalony na włóknie;
- Zablokowanie kanałów, przez które barwnik na włóknie może się ponownie rozpuścić. Usunięcie nieutrwalonego barwnika jest najbardziej praktyczną metodą, ale ogólnie rzecz biorąc, metoda ta nie może usunąć barwnika całkowicie, dlatego należy wybrać odpowiedni środek utrwalający do utrwalania.
Mechanizm działania środków utrwalających kwas
Środki utrwalające kwas to generalnie kondensaty aromatycznych kwasów sulfonowych o dużej masie cząsteczkowej. Po utrwaleniu mogą poprawić trwałość na zanurzenie w wodzie, trwałość na wodę morską, trwałość na pranie i trwałość na pot. Kondensaty aromatycznych kwasów sulfonowych o dużej masie cząsteczkowej pokrywają powierzchnię włókna. Ładunek ujemny grup sulfonowych na powierzchni ma siłę odpychającą na barwniki kwasowe wewnątrz włókna, zapobiegając wypłukiwaniu się barwnika. Efekt powlekania zmniejsza również pęcznienie włókna, zmniejszając szansę na połączenie między barwnikiem a cząsteczkami wody, poprawiając w ten sposób trwałość.
Wybór środków utrwalających
Po zabarwieniu nylonu konieczne jest przeprowadzenie etapu prania wodą w celu usunięcia barwnika powierzchniowego przed utrwaleniem. Do obróbki można użyć stosunkowo łagodnych warunków, aby zapobiec blaknięciu koloru. W konwencjonalnym przetwarzaniu przedsiębiorstw barwienia i wykańczania tekstylia nylonowe, które wymagają użycia środków utrwalających kwas, obejmują tkaniny kostiumów kąpielowych, tkaniny bielizny, tkaniny koronkowe, tkaniny siatkowe, taśmy, klamry i przędze serowe. Zgodnie z różnymi metodami przetwarzania, tkaniny kostiumów kąpielowych i bielizny są podzielone na tkaniny barwione w kawałkach, tkaniny barwione przędzą i tkaniny drukowane. Tkaniny koronkowe są podzielone na tkaniny osnowowe i haftowane tkaniny rozpuszczalne w wodzie zgodnie z różnymi metodami przetwarzania.
Zalety produktów środków utrwalających kwas
Guangdong Qiantai Chemical Co., Ltd. ma wieloletnie doświadczenie techniczne w zakresie wysokiej klasy technologii barwienia i wykańczania włókien chemicznych nylonowych. Posiada wystarczające doświadczenie techniczne w radzeniu sobie z wadami barwienia/drukowania wysokiej jakości elastycznych tkanin chemicznych nylon/poliester, trwałością koloru (w tym trwałością na zanurzenie w wodzie, trwałością na krwawienie koloru itp.) oraz wykańczaniem tkanin sportowych i funkcjonalnych.