Ogólnie rzecz biorąc, po przejściu serii wstępnej obróbki, tkaniny zazwyczaj przystępują do procesu barwienia. Celem barwienia jest nadanie pożądanych kolorów naturalnie-kolorowej tkaninie.
Proces ten obejmuje wiele czynników, ale najbardziej podstawową zasadą jest użycie określonych barwników i substancji pomocniczych w wodzie jako medium, w określonych warunkach (takich jak określona temperatura i wartość PH).
Włókno poliestrowe
Włókna poliestrowe barwi się barwnikami dyspersyjnymi. Ponieważ same włókna poliestrowe nie mają względnych grup, warunki barwienia są stosunkowo bardziej wymagające. W szczególności do aktywacji łańcuchów molekularnych włókien poliestrowych wymagane są wysokie temperatury, zwiększając wewnętrzną przestrzeń włókna. Dzięki temu drobne cząsteczki barwnika wnikają we włókno i wiążą się kowalencyjnie, utrwalając w ten sposób barwnik.
Proces ten wymaga wystarczającej energii, aby aktywować łańcuchy molekularne włókien poliestrowych; temperatura musi osiągnąć 130 stopni. Jednocześnie do kąpieli barwiącej należy dodać lodowaty kwas octowy, zmiękczacze, środki wyrównujące i środki dyspergujące, aby skoordynować cały proces.
- Zadaniem kwasu octowego lodowatego jest dostosowanie wartości PH (kwasowości/zasadowości) kąpieli barwiącej do poziomu lekko kwaśnego, zwiększając w ten sposób rozpuszczalność i penetrację barwników dyspersyjnych oraz ułatwiając barwienie.
- Zadaniem zmiękczacza w kąpieli barwiącej jest zmiękczenie tkaniny podczas procesu barwienia, zapobiegając defektom tkaniny takim jak zagniecenia i efekt „kurzych pazurów”.
- Zadaniem środka wyrównującego jest dostosowanie równowagi dystrybucji pomiędzy barwnikiem a tkaniną podczas procesu barwienia, aby uzyskać równomierny efekt barwienia.
- Zadaniem środka dyspergującego jest pomoc w równomiernym rozproszeniu barwników w kąpieli barwiącej, zapobiegając dyspersji rozproszonych barwników i tworzeniu się plam barwnych.
Podczas barwienia włókien poliestrowych należy wziąć pod uwagę trwałość sublimacyjną barwników dyspersyjnych. Sublimacja odnosi się do procesu, w którym substancja przechodzi bezpośrednio ze stanu stałego w gaz pod wpływem ciepła. Ponieważ włóknom poliestrowym i barwnikom brakuje grup reaktywnych do utrwalania, wysokie temperatury podczas utwardzania powodują sublimację barwnika, co skutkuje blaknięciem koloru. Dlatego przy barwieniu poliestru barwnikami dyspersyjnymi należy wziąć pod uwagę trwałość sublimacji. Wybór barwnika zależy zazwyczaj od wymagań końcowych.
Ponieważ barwienie zachodzi w warunkach wysokiej-temperatury i wymaga znacznej energii do wywołania ruchu w łańcuchach włókien poliestrowych, odporność barwionego poliestru na pranie jest wyjątkowo wysoka i nie stanowi problemu. Jednak w przypadku głębokich kolorów, takich jak ultra-czerń, znaczna ilość barwnika uniemożliwia całkowitą penetrację i utrwalenie we wnętrzu włókna. co powoduje adsorbcję nadmiaru barwnika na powierzchni włókna. Jeśli nie zostaną dokładnie usunięte, resztki barwnika zmniejszą trwałość prania. Dlatego po farbowaniu należy przeprowadzić mycie i płukanie mydłem.
Pranie mydłem oznacza proces użycia detergentu i sody kalcynowanej w określonej temperaturze w celu usunięcia barwników zaadsorbowanych na powierzchni włókna, a następnie dokładne płukanie w celu zapewnienia odporności tkaniny na pranie.
Włókno nylonowe
Do barwienia włókien nylonowych stosuje się przede wszystkim barwniki kwasowe i niektóre barwniki dyspersyjne. Do jaśniejszych odcieni stosuje się głównie barwniki dyspersyjne, natomiast najszersze zastosowanie mają barwniki kwasowe. Barwniki kwasowe dzielą się na: - Jednolite-barwniki kwasowe (barwniki silnie kwasowe); - Pół-równomierne-barwienie barwników kwasowych (barwniki słabokwasowe); i neutralne barwniki.
Dobór barwników opiera się na głębi koloru:
1. Jasne kolory: barwniki dyspersyjne i równomiernie-barwiące barwniki kwasowe;
2. Średnie-ciemne kolory: pół-równomierne-barwienie barwników kwasowych;
3. Ciemne odcienie: Barwniki neutralne;
Do zastosowań wymagających wyjątkowo dużej odporności na pranie stosuje się barwniki-metalo-kompleksowe (rzadko stosowane). Zasada barwienia nylonu barwnikami kwasowymi obejmuje wiązania kowalencyjne i siły van der Waalsa pomiędzy barwnikiem a włóknem w kąpieli kwasowej. Po utrwaleniu barwnik jest zakotwiczony we włóknie w celu nadania koloru. Warunki barwienia obejmują określoną temperaturę, pH i środki wyrównujące.
Poniżej opisano procesy dla różnych barwników:
1. Równomierne-barwniki kwasowe: znane również jako barwniki silnie kwasowe, wymagają barwienia w warunkach silnie kwaśnych z dodatkiem lodowatego kwasu octowego w celu ułatwienia barwienia. Charakteryzują się doskonałą rozlewnością, ale słabą odpornością na pranie. Dlatego też, aby uzyskać odpowiednią trwałość, niezbędne jest leczenie utrwalające.
2. Barwniki pół-kwasowe: znane również jako barwniki słabokwasowe, wymagają barwienia w warunkach słabo kwaśnych. Ponieważ barwniki te wykazują akceptowalną trwałość po związaniu włókien, należy dokładnie kontrolować użycie kwasu octowego. Dodatek środków wyrównujących jest również istotny, aby zapobiec nierównomiernemu wchłanianiu barwnika i powstawaniu smug kolorystycznych spowodowanych nadmierną szybkością penetracji barwnika.
3. Barwniki neutralne: wymagają barwienia w warunkach prawie-neutralnych. Ponieważ barwniki te mocno wiążą się z włóknami i są trudne do usunięcia, użycie kwasu octowego jest minimalne lub niepotrzebne. Szczególnie istotny staje się dodatek środków wyrównujących, które spowalniają proces barwienia.
Z wyjątkiem barwników dyspersyjnych, które na ogół nie wymagają utrwalania, barwienie kwasem włókien nylonowych zazwyczaj wymaga użycia środka utrwalającego w celu zwiększenia odporności na pranie. Ogólnie rzecz biorąc, barwienie włókien nylonowych wymaga rozważenia kombinacji barwników kwasowych i ich odporności na pranie. Kontrolę procesu osiąga się poprzez zastosowanie różnych metod opartych na konkretnym zastosowanym barwniku.
W przypadku włókien nylonowych-barwionych kwasem krytyczną kwestią jest wpływ jakości wody, zwłaszcza obecność jonów metali ciężkich, takich jak Fe i Mn. Jony te powodują zmiany kolorów,-w szczególności efekt ciemnienia.
Dlatego woda używana do barwienia nylonu kwasem musi zostać poddana wymianie jonowej. Proces ten polega na przepuszczeniu wody przez wymiennik jonowy, w którym jony Na zastępują jony metali ciężkich, takich jak Fe i Mn.
Ponieważ na zdolność barwienia włókien nylonowych duży wpływ ma ciepło, nierównomierne ogrzewanie podczas obróbki wstępnej może zagrozić jednolitości barwienia. Czynnik ten jest szczególnie istotny przy barwieniu tych włókien. Ponieważ wszystkie opisane powyżej procesy barwienia zachodzą w kadziach farbiarskich, konieczne jest przedstawienie ogólnego wyjaśnienia budowy i działania kadzi, przede wszystkim na przykładzie wysoko-temperaturowych i wysokociśnieniowych-ciśnieniowych farbiarskich przelewowych.
