Tekstilpigmenttryk: Binders kemi

Nanjiba Nur

Denne artikel beskriver bindemidlers kemi og deres virkning ved pigmenttryk af bomuldstekstiler. Trykning af tekstilmaterialer kan nok bedst beskrives som en industriel kunst, der har en lang historie og en fremtidssikret. Tekstiltryk er den mest alsidige og vigtige af de metoder, der bruges til at introducere farve og design til tekstilstoffer. Ved pigmenttryk fikseres uopløselige pigmenter, som ikke har nogen affinitet til fibre, på fibrene med bindemidler eller bindemidler. Ved tekstiltryk overføres farvestoffer eller pigment til tekstilstof ved trykpastaer. Bindemidler er den mekanisme, der bruges til at holde farven på stoffet, når der bruges pigmenter til trykning af tekstiler. Valget af bindemidler vil altid afhænge af de endelige holdbarhedskrav samt omkostningskravene til processen. Denne papirgennemgang lægger mere vægt på bindemidlets behov og funktioner i pigmenttryk og også bindemidlernes kemi og dets virkning ved fiksering af pigmentet på tekstilsubstratet.

Hvad er Binder?

Bindemidler er kemiske produkter, der binder pigmenterne med cellulosefibrene i tekstilpigmenttryk. Næsten alle bindemidler, der anvendes til tekstilpigmenttryk, er additionspolymerisationsprodukter. Det er et filmdannende stof, der består af langkædede makromolekyler, som, når de påføres tekstilet sammen med pigmentet, danner et tredimensionelt netværk. Forskellige bindemidler blev også udviklet til formålet, hvilket til sidst resulterede i brugen af ​​vand-i-olie og olie-i-vand emulsioner. Dette fremskyndede i høj grad brugen af ​​pigmenter i tekstiltryk, og derefter er pigmenter blevet vigtige farvestoffer, der bruges i tryk.

Pigmenttryk

I øjeblikket er pigmenttryk måske den mest almindeligt anvendte teknik til trykning af tekstiler. Ved pigmenttryk uopløselige pigmenter, som ikke har nogen affinitet til fiberen og fikseret på tekstilet med bindemidler i det ønskede mønster. Denne beskrivelse er måske overforenklet, men den adskiller naturligvis pigmenter fra farvestoffer, der absorberes i fiberen og fikseres der som følge af reaktioner, der er specifikke for farvestoffet. Trykpasta er hovedbestanddelen af ​​print, som muliggør dannelsen af ​​de foruddefinerede mønstre. Trykpastaen til pigmentudskrivning indeholder generelt pigmenter, emulgatorer, bindemidler, blødgøringsmidler, fortykningsmidler, antiskummidler og tværbindingsmidler.

Pigmentudskrivning har dog nogle få problemer - relativ høj temperaturhærdning, stiv hånd og dårlig crockfasthed af trykte varer. Disse ulemper er relateret til det anvendte bindemiddel. For at forbedre kvaliteten af ​​pigmentvarer skal bindemidlernes overordnede egenskaber således forbedres. Metoder til at sænke hærdningstemperaturen har fået mest opmærksomhed, fordi højtemperaturhærdningsprocessen ikke kun spilder energi, men også risikerer at ødelægge substrater, der ikke kan tåle højtemperaturprocesser.

Bindemiddelklassificering og dens funktion

Generelt er bindemidler til tekstiltryk klassificeret i to som reaktive og ikke-reaktive. Ikke-reaktive bindemidler indeholder ikke reaktive grupper. På grund af fraværet af reaktive grupper tværbinder de ikke selv under fiksering eller hærdning. Tilsætning af fikseringsmiddel er således nødvendig for at danne en stabil bindefilm på underlag. Reaktive bindemidler indeholder reaktive grupper sædvanligvis fra copolymerisation med monomerer såsom N-methylacrylamid eller lignende forbindelser. Disse bindemidler er i stand til selvtværbinding og danner stabil film under fiksering.

Bindemidler tilføjes typisk til printpasta for at:

• Coat pigmentet og tillad udskrivning af meget fine dispersioner,

• Beskyt pigmentet mod mekaniske afskrabninger,

• Fastgør pigmentet til fibrene og

Væsentlige kvaliteter af bindemidler

Bindemiddel til pigmenttryk skal have visse kvaliteter. Bindemidlet bør ikke koagulere på grund af forskydningskræfter under udskrivning. Hvis der sker koagulering, sker tilstopning af skærmen og blokering af graveringerne af trykvalserne under selve trykningen. Bindefilmen skal være klar, af jævn tykkelse, glat og hverken for hård eller blød. Det skal være elastisk af natur, skal have god vedhæftning til underlaget uden at være klæbrigt. Det skal have god modstandsdygtighed over for kemiske og mekaniske påvirkninger og skal let kunne fjernes fra graveringerne på trykruller, skærme, baggrå og tæpper. Blandt disse egenskaber kan en blive forbedret på bekostning af andre. Gode ​​bindemidler skal være farveløse, lugtfrie forbindelser, der let og jævnt fordeles i trykpastaer uden at påvirke viskositeten negativt og let fjernes fra trykudstyr, såsom skærme og ruller. Bindemidler skal danne fleksible film, der indkapsler pigmentpartikler og klæber til tekstiler uden at hæve under vask og kemisk rensning.

Tekstilbindemidler er nødvendige for at danne en matrix til at fange pigmentpartiklen og skal være stabile over for ydre kræfter, der ville have tendens til at løsne pigmentet fra tekstilsubstratet, såsom vask eller gnidning. Et bindemiddel skal egne sig til påføring og have andre egenskaber for at forstærke pigmentets farvende effekt. Da pigmentfarvning er en additiv effekt til substratet, vil komponenterne i denne tilføjelse have tendens til at ændre fornemmelsen af ​​stoffets substrat.

Pigmenttryk Binders Fakta

De fleste pigmenttrykbindere på markedet er makromolekyle-copolymerer, der er dannet ved emulsionspolymerisationsprocesser fra vinylbaserede monomerer. De indeholder hydrofile sektioner, som gør dem dispergerbare i trykpastaformuleringer og sidekædefunktionelle grupper, hvoraf nogle er i stand til at danne film ved tværbindingsreaktioner. Tværbinding er den "lim", der giver struktur til bindefilm, som indkapsler og her pigmenterne til stoffer. Funktionelle grupper, som normalt ikke danner tværbindinger, er methyl-, ethyl- og butylacrylater, acrylonitril, styren og ethylgrupper, mens de grupper, der reagerer for at danne tværbindinger, er acrylamid, methylolacrylamid, hydroxylethylacrylat, akrylsyre, methacrylsyre og fumarsyre. Mange af disse grupper er hydrofobe og hjælper med at forhindre hævelse af printpastaen i vand.

Brugen af ​​kemisk modificeret hvedegluten som bindemiddel i pigmentprintpastaer til tekstiler blev undersøgt, at de ydelsesegenskaber, der er nødvendige i tekstilpigmentprintbindere til beklædnings- og interiørapplikationer, kunne opnås ved økonomiske metoder til kemisk modifikation. Denne undersøgelse forbedrede opløselighed i alkaliske opløsninger og tekniske egenskaber som følge af kemisk modifikation af gluten til papirbindemidler. Hvedegluten er sammensat af to vanduopløselige proteiner, der findes i hvedemel, glutenin og gliadin. Gluteninmolekyler har lineære konfigurationer og potentiale til at danne disulfid og andre tværbindinger. Gliadin består af små kugleformede molekyler, er blødt og har gode klæbeegenskaber.

Pigmenttrykt stofs krumningsægthedsegenskaber er mindre end krumningsægtheden af ​​det reaktive trykte klæde på grund af pigmenternes uopløselighed. Kropsfastheden kan dog forbedres ved at vælge det passende bindemiddel. undersøgt, at nogle hidtil ukendte fremstillede vandige oligomerer (bindemiddel) af polyurethanacrylat baseret på enten polyethylenglycol eller glycerolethoxylat-co-propoxylat uden flygtige organiske forbindelser kan anvendes sikkert til fremstilling af trykpasta til serigrafi af alle typer tekstilstoffer ved brug af pigmentfarver . Den højeste farvestyrke (K/S) opnås, og ægthedsegenskaberne spænder mellem gode og fremragende for prøver trykt med polyurethanacrylat baseret på glycerolethoxylatcopropoxylat, dette gælder uanset typen af ​​trykt stof. Den laveste K/S opnås ved brug af Ebecryl 2002 som kommercielt bindemiddel. Bindemidlet af PUA baseret på PEG2000 giver K/S bedre end bindemidlet af PUA baseret på PEG1000 plus 2000 for alle typer trykte stoffer, medmindre i tilfælde af trykt uld, det omvendte er sandt.

Igen afhænger gnideægtheden af ​​polyesterstof af bindemiddelelasticitet, vedhæftning på tekstilmaterialerne og ujævn spredning af pigmentet i trykpastaen. Bindemidlet var godt spredt og havde samme elasticitet; disse resultater indikerede, at plasmabehandling forbedrede stoffernes vedhæftning til trykpasta og også bindemiddel. Gnidfasthedsresultaterne kan tilskrives bedre bindemiddelfilmstyrke af plasmabehandlede stoffer end ubehandlede stoffer. Efter plasmabehandling steg mængden af ​​binding mellem bindemiddel og fibre og modstanden af ​​de kemiske bindinger på grund af stigende polære grupper.

Ved fiksering af pigment til tekstiler ved brug af bindemidler; UV- såvel som strålingshærdningsteknologier anvendes i tekstilindustrien på grund af lavt energiforbrug, kort opstartsperiode, hurtig og pålidelig hærdning, lav miljøforurening, hærdning ved stuetemperatur, pladsbesparelse mv.

Virkning af bindemiddel ved pigmentfiksering

Forskellen mellem farvningsprocesser og pigmentering er, at pigmentfarvede tekstiler kræver en hærdningsprocedure. Da pigmenter ikke har en affinitet til tekstiler. Pigmentfiksering på tekstiler er afhængig af bindemidler, der kræver en hærdningsproces for at holde pigmenterne på et tekstil. Konventionel hærdning er en termisk proces, hvor pigmentfarvede tekstiler skal tørres og derefter hærdes med varme for at omdanne den bløde organiske base (monomer og/eller oligomer) til en sej polymer. UV-hærdning er et alternativ til den termiske proces. UV-hærdende harpiksformuleringer indeholder oligomerer, monomerer og fotoinitiatorer. Disse komponenter kan polymeriseres (hærdes) af den frie radikal-mekanisme ved hjælp af en fotoinitiator, der udløser en næsten øjeblikkelig hærdningsreaktion ved eksponering for UV-lys. Således producerer UV-hærdning et fuldstændigt polymeriseret netværk på få sekunder og er hurtigere end termisk hærdning. UV-hærdning til pigmentudskrivning er blevet undersøgt. Problemer forbundet med processen omfatter lav crockfasthed, stiv stofhånd og lav hærdningseffektivitet af harpiksen, når pigmenter er involveret. Trykning med pigment dispergeret i strålingshærdelige flydende sammensætninger og hærdning med ultraviolet eliminerer tørretrinnet og reducerer i høj grad den energi, der kræves til hærdning. Høje hærdningshastigheder, høje tværbindingstætheder og fraværet af organiske opløsningsmidler har gjort UV-hærdning til en veletableret teknologi til alle former for coating- og blækapplikationer.

I dag er adskillige UV-hærdelige monomerer og oligomerer tilgængelige som polyether, polyester, epoxy, polyacrylat og urethanacrylater. Ved valg af råmaterialer, nemlig oligomerer som bindemidler og medfølgende monomerer, og fotoinitiatorer kan filmegenskaberne såsom hårdhed, fleksibilitet, modstand og vedhæftning styres på en meget fleksibel måde. Printernes ægthedsegenskaber afhænger af den anvendte type bindemiddel samt typen af ​​det valgte tekstilstof. Både koncentration og type af bindemidlerne påvirker farvestyrken af ​​de UV-hærdede prints.

Vigtigste referencer:

• Binders rolle og dets kemi i tekstilpigmenttryk, Journal of Textile Science & Engineering

• Theory of Coloration of Textiles." Society of Dyers and Colorists

Udviklingen af ​​pigmenttryk gennem de sidste 50 år". Gennemgang af fremskridt inden for farvelægning og relaterede emner