بالنسبة لمصنعي الأصباغ المتفرقة، مع وجود بيانات معملية تقارن بين جيفا مواد تشتيت لينوسولفونات الصوديوم من سلسلة ES مع النفثالين (NNO) وMF و85A.
الاستنتاجات • القطران هو منتج ثانوي كريه للماء ينشأ عن عملية التخليق في كل كعكة ضغط (P/C) للصبغة المتشتتة. ولا يمكن إزالته بالغسل، وعند درجة حرارة الصباغة العالية (HTHP) ينفصل على شكل زيت حر يتسبب في ظهور بقع الصبغة وعلامات الصبغة وبقع القطران، ويكون الوضع أسوأ ما يكون في صباغة الأقمشة المعبأة وصباغة عارضة السداة. • هناك ثلاث طرق للكشف عن وجود القطران قبل أن تكتشفه مصبغة الأقمشة: قابلية التشتت عند 71 درجة مئوية، وقابلية التشتت عند درجات حرارة عالية تبلغ 130 درجة مئوية، واختبار الصباغة المختبري على العبوات. ولا تجري العديد من الشركات المصنعة التي تعتمد على النافثالين (NNO) هذه الاختبارات. • النفتالين (NNO) يسهل طحنه ولا يترك سوى القليل من البقع، لكن وهي تفشل في اختبار 130 درجة مئوية (E/1)، وتتمتع باستقرار حراري أقل من 110 درجة مئوية، وتحتوي على حوالي 20 ملليغرام من ملح %. لم يتم حل مشكلة القطران؛ بل تم إحالتها إلى مصنع الصباغة. • تحتفظ اللينوسولفونات من سلسلة Jiefa ES بالقطران داخل الميكيلات المشتتة حتى درجة حرارة 130 درجة مئوية، وذلك بسعر يضاهي سعر النافتالين (NNO). وعلى كعكة الضغط المحتوية على القطران، ظل ضغط صباغة العبوات عند 0.23 بار مع طراز ES-7 مقابل أكثر من 1.0 بار مع طراز 85A, ، بقايا الصبغة من الدرجة 4–5 مقابل 1–2. |
ما هو القطران، وما هي وظيفته
تؤدي عمليات الديازوتة، والاقتران، والتكثيف، والمعالجة اللاحقة إلى تكوين نواتج ثانوية إلى جانب الصبغة المستهدفة: وهي المواد الوسيطة التي لم تتفاعل، والإيزومرات، ونواتج التكثيف الراتنجية، ونواتج الأكسدة. يطلق كيميائيو الأصباغ على هذا المزيج اسم «القطران». وهي مادة كارهة للماء، وغير متبلورة، ولزجة، وتستقر على سطح بلورات الصبغة في كعكة الضغط. ويعتمد مقدار ما تحمله الكعكة على نوع الصبغة وطريقة التخليق (تُعد صبغة «ديسبيرس بلو 79» من النوع الكلوري حاملًا ثقيلًا معروفًا)، وعلى المواد الوسيطة، وعلى الدفعة. لا يزيل الغسل بالماء الراتنج الكاره للماء، كما أن إعادة التبلور مكلفة للغاية بالنسبة للأصباغ الاستهلاكية، لذا ينتقل القطران مباشرةً إلى مرحلة الطحن والتجفيف بالرش وحوض الصباغة.
وفي مصنع الأصباغ، يعني ذلك عملية طحن أطول وأقل قابلية للتنبؤ، ووجود قطران عائم على سطح الملاط، وتراكم المواد على جدران برج التجفيف بالرش، وأصباغ نهائية تجتاز مرحلة الإصدار بنجاح ولكنها تصبح خشنة أو سميكة أو تتفكك بعد التخزين في درجة حرارة عالية.
في ورشة الصباغة، مع ارتفاع درجة حرارة المحلول إلى 130 درجة مئوية، ينفصل القطران عن جزيئات الصبغة في صورة زيت حر. وتعمل هذه القطرات كغراء، حيث تجمع جزيئات الصبغة وأوليغومرات البوليستر لتشكل كتلة لزجة تستقر على القماش على شكل بقع صبغة أو لطخات، أو داخل حزمة الخيوط على شكل بقع قطران واختلاف في درجة اللون من الداخل إلى الخارج؛ ولا يؤثر «التنقية الاختزالية» عليها بشكل يذكر. وقد تضررت عمليات الصباغة بالعبوات وصباغة عوارض السداة أكثر من غيرها،, لأن الخيوط الملفوفة تعمل كمرشح عميق عند نسبة سائل غسل منخفضة. كما أن الألوان الداكنة، والأصباغ الحساسة مثل الأزرق الفيروزي المتشتت، والأرجواني، والبنفسجي المتشتت، والألياف الدقيقة، والأقمشة المرنة المصنوعة من البوليستر والسباندكس تزيد من هذه المخاطر بشكل أكبر.
كيف يمكنك اكتشاف وجود القطران قبل أن تكتشفه مصبغة الأقمشة
قابلية التشتت عند 71 درجة مئوية (AATCC 146). تُعتبر الكعكة التي تحتوي على كمية كبيرة من القطران فاشلة في هذه المرحلة، حيث تظهر بقايا عليها على ورق الترشيح مع ارتفاع درجة حرارة الحمام. تتشكل العديد من بقع الصبغة عند درجة حرارة تبلغ حوالي 70 درجة مئوية، وليس عند 130 درجة مئوية.
قابلية التشتت عند درجات حرارة عالية تبلغ 130 درجة مئوية (GB/T 5541). يظهر هنا قدر معتدل من القطران على شكل بقايا، وغالبًا ما يتخذ شكل حلقة داكنة ملطخة بدلاً من جسيمات منفصلة.
الصبغ المختبري باستخدام تسجيل الضغط. الاختبار الأكثر حساسية والأكثر واقعية: تُصبغ ألياف البوليستر المعبأة في أنبوب مثقوب عند درجة حرارة تتراوح بين 2.5 و3 %، مع ضخ المحلول عبرها وتسجيل الضغط التفاضلي. ويمكن للكتلة التي تجتاز كلا اختباري ورق الترشيح أن ترفع الضغط إلى ما يزيد عن 1 بار.
تكمن الصعوبة في العديد من الأسواق ليس في أن هذه الاختبارات لا تُظهر وجود القطران، بل في عدم إجرائها. في حين أن الأصباغ الجاهزة تُصنف بناءً على قوة اللون وحجم الجسيمات فقط، فإن القطران يخرج من مصنع الأصباغ دون أن يلاحظه أحد.
لماذا يبدو أن النفثالين (NNO) فعال، وما الذي يخفيه
تتمثل المهمة التقليدية للمواد المُشتتة في تحقيق الاستقرار الكهروستاتيكي والستيريكي لبلورات الصبغة. القطران ليس بلورة. ويحتاج هذا المحلول إلى وظيفة ثانية: إذابة القطران وتحويله إلى مستحلب على شكل ميكيلاات تشتتية تظل سليمة عند درجة حرارة 130 درجة مئوية، وهو ما يتطلب التوازن الصحيح بين الخصائص الكارهة للماء والمحبة للماء، والاستقرار الحراري الذي يتحمل عملية الصباغة في ظروف الحرارة والضغط العاليين (HTHP)، ومستوى منخفض من الملح.
يُعد النفثالين (NNO)، وهو مركب ناتج عن تكثيف سلفونات النفثالين مع الفورمالديهايد، المادة المُشتتة الأكثر استخدامًا في العديد من الأسواق، وعادةً ما يكون المصنعون الذين يستخدمونه راضين عنه: فهو يُطحن بسرعة، ولونه فاتح، ولا يترك سوى القليل من البقع على البوليستر، كما أنه رخيص الثمن. الرضا ينبع مما لا يُقاس. يتمتع النفثالين (NNO) باستقرار حراري أقل من 110 درجة مئوية ويحتوي على ما يقارب 20 % من الأملاح الإجمالية، والتي تتكون في الغالب من كبريتات الصوديوم؛ ولا توفر جزيئاته الصغيرة والصلبة سوى القليل من الحماية الفراغية، كما أن قدرتها على إذابة القطران محدودة، وتفقد امتصاصها عند درجة حرارة الصباغة HTHP. في مختبرنا، حصلت عينتان تجاريتان على تصنيف E/1 مع تراكم كثيف في اختبار 130 درجة مئوية، وهي نتيجة غير مقبولة لعمليات الصباغة HTHP. ولم يقم العديد من المصنعين بإجراء هذا الاختبار مطلقًا.
وعندما يتم صبغ جزء كبير من البوليستر في شكل نسيج مفتوح وخفيف الوزن، مثل قماش الساري، فإن البقع وبقع القطران تكون أقل ظهورًا بكثير مما هي عليه في النسيج المحبوك الكثيف أو في كرة الخيوط. تتسرب الصبغة لأن النسيج يتحمل ذلك. بمجرد استخدام الصبغة نفسها في صباغة الأقمشة المعبأة، أو صباغة حزمة السداة، أو صباغة الألوان الداكنة على الأقمشة الكثيفة، أو في طلبات التصدير، تظهر البقع وتتحمل مصبغة الأقمشة التكلفة. لم تحل الشركة المصنعة للأصباغ مشكلة القطران؛ بل أحالتها إلى الجهات التالية في سلسلة الإنتاج. يُظهر مركب MF، وهو نظير الميثيلنافثالين، والليغنوسولفونات ذات الاستخدامات العامة مثل 85A، أداءً أفضل من حيث الاستقرار الحراري ومقاومة الأملاح، لكنها تطلق القطران أيضًا في ظروف التعبئة والتغليف.
المؤشر | النفثالين (NNO)، عينتان تجاريتان | MF | سلسلة Jiefa ES (ES-7) |
الكيمياء | مستخلص تكثيف سلفونات النفثالين والفورمالديهايد | مستخلص تكثيف سلفونات الميثيلنافثالين – الفورمالديهايد | ليغنوسولفونات الصوديوم المستخلصة من الخشب اللين الطبيعي، والمُعالجة بالترشيح الفائق |
إجمالي محتوى الملح | 20.61 % / 20.34 % | 4.89 % | 1.86 % |
الاستقرار الحراري | < 110 درجة مئوية | 130 درجة مئوية | 155–160 درجة مئوية |
قابلية التشتت عند درجات الحرارة العالية (130 درجة مئوية) | E/1، تراكم كثيف | 23 ثانية | ورق ترشيح نظيف، 20–24 ثانية |
قابلية التشتت عند 71 درجة مئوية | A/3 (فئة AATCC / درجة البقايا) | 12 ثانية | 12 ثانية |
القابلية للتقسيم | 0.15 % / 0.14 % | 3.02 % | 1.95 % |
تلوين البوليستر باستخدام المُشتت وحده، ΔE (CIE) مقارنةً بالعينة الفارغة غير المصبوغة | 0.15 / 1.41 | 6.35 | 9.8–9.9 |
الجدول 1. المؤشرات الروتينية التي يتم قياسها في مختبر تطبيقات «جييفا» وفقًا لنفس البروتوكول (HG/T 3507، HG/T 3399، GB/T 5541-2017)؛ يتم الإبلاغ عن قابلية التشتت كزمن الترشيح أو كفئة AATCC 146 ودرجة البقايا اعتمادًا على سلسلة الاختبارات. منتجات النفتالين تترك بقعًا أقل؛ ولا يدعم أي من المؤشرات الأخرى الصباغة HTHP للأصباغ المحتوية على القطران.
كيف تعمل مواد التشتت من سلسلة ES التي تحتوي على لينغوسولفونات الصوديوم على التحكم في القطران
سلسلة ES هي عبارة عن ليغنوسولفونات الصوديوم المصنوعة من الليغنين الطبيعي المستخرج من الأخشاب اللينة والمُنقَّى بواسطة الترشيح الفائق. وقد تم ضبط درجة السلفنة وتوزيع الوزن الجزيئي ونسبة الكارهة للماء إلى المحبة للماء بحيث يمتص المشتت على بلورة الصبغة ويشكل في الوقت نفسه ميكيلا تعمل على إذابة القطران وتحويله إلى مستحلب. القطران الحر لا ينفصل؛ بل يظل محبوسًا داخل الميكيلا ويخرج من الآلة عبر فتحة التصريف. تضمن الثبات الحراري في نطاق 150–160 درجة مئوية الحفاظ على هذه الحماية سليمة خلال عمليات الصباغة بدرجات حرارة عالية وضغط مرتفع (HTHP)، والتجفيف بالرش، والنقل في حاويات ساخنة؛ كما أن انخفاض نسبة الكبريتات وقابلية الاختزال المنخفضة يحميان الأصباغ الحساسة داخل العبوة المغلقة التي تفتقر إلى الأكسجين.
بالنسبة إلى الشركة المصنعة التي تستخدم النفثالين (NNO)،, هذا التغيير يمثل خطوة نحو تحسين الجودة، وليس خطوة تتعلق بالتكلفة: تتراوح أسعار سلسلة ES ضمن النطاق نفسه، وتحل محل النفثالين (NNO) بجرعة مماثلة في نفس عملية الطحن، وترفع نتيجة الصبغة النهائية من «راسب» إلى «ناجح» في اختبارات درجة الحرارة 130 درجة مئوية واختبارات صبغ العبوات. ES-7 وهو معيار مُعدّ خصيصًا للكعكات عالية القطران وصبغ العبوات؛ وقد تم توليد البيانات الواردة أدناه باستخدامه.
نتائج التحاليل المختبرية للكتلة المضغوطة المحتوية على القطران
الكتلة: صبغة زرقاء ذات ثبات عالٍ للغسل GW:1، تحتوي على القطران؛ نسبة الكتلة إلى المُشتت 1:0.5؛ تم طحن كلا المُشتتين حتى وصلت قيمة D90 إلى أقل من 1 ميكرومتر في ظل ظروف متطابقة؛ صباغة معبأة مختبرية عند 2.5 % owf مع تسجيل الضغط التفاضلي طوال العملية.
اختبار | ES-7 | 85A |
وقت الطحن حتى الوصول إلى D90 < 1 ميكرومتر | 160 دقيقة | 170 دقيقة |
الاستقرار الحراري (HG/T 3507) | 160 درجة مئوية | 155 درجة مئوية |
قابلية التشتت عند 130 درجة مئوية، البقايا / وقت الترشيح (GB/T 5541) | 1.91 / 24 ثانية | 3.41 / 30 ثانية |
صباغة الأكياس، أقصى فرق في الضغط | 0.23 بار، بدون ذروة | > 1.0 بار عند 112.6 درجة مئوية |
صباغة العبوات، درجة بقايا الصبغة | 4–5 | 1–2، هطول غزير |
تلوين البوليستر باستخدام المُشتت وحده، ΔE (CIE) مقارنةً بالعينة الفارغة غير المصبوغة | 9.88 | 11.95 |
الجدول 2. مقارنة بين ES-7 و85A على كعكة ضغط من نوع Blue GW:1 تحتوي على القطران.
الشكل 1. الصباغة في الحزمة عند 2.5 %. وصل كلا المنتجين إلى نفس حجم الجسيمات؛ ولا يظهر الاختلاف إلا في ظروف الحزمة. مع 85A، ارتفع الضغط ابتداءً من حوالي 100 درجة مئوية وظهرت الطبقات الداخلية داكنة ودهنية؛ أما مع ES-7، فقد ظل منحنى الضغط ثابتًا وظل مستوى الصبغ في العبوة متساويًا.
ثبات التخزين عند 70 درجة مئوية (AATCC 146)
مُشتت أزرق 79، بقوة 250 %، بنسبة الكيك إلى المُشتت 1:0.55؛ تم تخزين الملاط المطحون عند درجة حرارة 70 درجة مئوية، أي ما يعادل تقريبًا درجة حرارة حاوية شحن في فصل الصيف.
التخزين عند درجة حرارة 70 درجة مئوية | ES-7 | 85A |
الأولي | 13 ثانية، A/4 | 13 ثانية، A/4 |
96 ساعة | 13 ثانية، A/4 | 14 ثانية، A/3 |
144 ساعة | 13 ثانية، A/3 | 13 ثانية، A/1، تراكم واسع النطاق |
الجدول 3. نتائج اختبار AATCC 146 أثناء التخزين الساخن لملاط 250 % من صبغة «ديسبيرس بلو 79».
الشكل 2. ورق الترشيح AATCC 146، في حالته الأصلية وبعد 144 ساعة عند درجة حرارة 70 درجة مئوية.
الأسئلة الشائعة
أصباغ «ماي نافتالين» (NNO) الخاصة بي لا تتلقى أي شكاوى. فلماذا أغيرها؟ لأن عادةً ما يعكس عدم وجود شكاوى نوع الأقمشة التي يقوم عملاؤكم بصبغها، وليس جودة الصبغة. قم بإجراء اختبار درجة الحرارة 130 درجة مئوية واختبار صباغة العبوات على الصبغة النهائية الخاصة بك؛ فإذا فشلت في الاختبار، فسيكتشف كل عميل ينتقل إلى مرحلة التعبئة أو اللفائف أو الأقمشة الكثيفة أو فحص الصادرات المشكلة قبل أن تكتشفها أنت.
أين لا يزال للنفثالين (NNO) دور؟ كمكون في الخلطات المستخدمة في الألوان الفاتحة وصبغ القماش بالوسادة، حيث تُفيد قلة لونه وقلة قدرته على التلوين. وباعتباره المُشتت الرئيسي في عملية الصبغ HTHP للأصباغ المحتوية على القطران، فإنه يعاني من قصور في الاستقرار الحراري، وقابلية التشتت عند 130 درجة مئوية، ومحتوى الملح.
هل أي نوع من لينغوسولفونات الصوديوم يكفي؟ لا. إن مصدر اللجنين، وعملية تنقيته، وعملية السلفنة، وتوزيع الوزن الجزيئي هي العوامل التي تحدد ما إذا كان اللجنوسولفونات قادرًا على الاحتفاظ بالقطران عند درجة حرارة 130 درجة مئوية، وعلى نفس الكعكة عالية المحتوى من القطران، تتصرف درجات منتجاتنا بشكل مختلف حتى عندما تتشابه مؤشراتها الروتينية: تم تصميم ES-7 خصيصًا للكتل عالية القطران وصبغ العبوات، بينما يُعد ES-3 الدرجة متعددة الأغراض المخصصة للكتل القياسية والظلال الفاتحة. اختبر المنتج على كعكتك الخاصة في ظل ظروف التعبئة والتغليف، ودع النتيجة هي التي تحدد الدرجة.
اختبر سلسلة ES على كعكة الضغط الخاصة بك
يأتي القطران من عملية التخليق؛ أما ما إذا كان سيصبح مصدر شكوى أم لا، فهذا يتوقف على المُشتت. أرسل إلينا العينة التي تجد صعوبة أكبر في توحيد مواصفاتها، أو الصبغة التي تمت معالجتها بالنفتالين (NNO) التي تستخدمها حاليًا. سنقوم بإجراء اختبارات عليها مقارنةً بالدرجة ES المطابقة في درجات الحرارة 71 درجة مئوية و130 درجة مئوية، واختبارات الصباغة في العبوة، واختبار التخزين عند 70 درجة مئوية، وسنرسل إليك تقريرًا يقارن بينهما جنبًا إلى جنب. للتواصل: [يُدرج هنا جهة الاتصال الخاصة بالمبيعات / البريد الإلكتروني / واتساب]
