بالنسبة لمصنعي الأصباغ المشتتة الذين يستخدمون النفثالين (NNO)، والذين تتوفر لديهم بيانات معملية بشأن جيفا مُشتت الليغنوسولفونات الصوديوم ES-3 مقابل المُشتتات من نوع النفتالين.
الاستنتاجات
- تنشأ الأوليغومرات من البوليستر، وليس من الصبغة. وتشكل الأوليغومرات حوالي 1–3 % من الألياف، وتكون في الغالب ثلاثيات حلقية. وتنتقل إلى المحلول عند درجة حرارة 130 درجة مئوية، وتشكل بلورات مع تبريد المحلول. وتحدد الألياف كمية هذه الأوليغومرات.
- ولكن يوجد أيضًا أوليغومير في الحمام يجعل جزيئات الصبغة المشتتة تلتصق ببعضها البعض عند درجة الحرارة القصوى.إن بقاء الصبغة بعد ذلك يتوقف على المادة المُشتتة الموجودة داخل الصبغة، وليس على مصنع الصباغة.
- يتمتع النفثالين (NNO) باستقرار حراري أقل من 110 درجة مئوية، ولا يجتاز اختبار قابلية التشتت عند 130 درجة مئوية (E/1). وعند بلوغ درجة الحرارة القصوى، تكون الصبغة غير محمية بالفعل، حتى قبل وصول الأوليغومر. تُترك مشكلة الأوليغومرات برمتها لمصنع الصباغة في حالة استخدام صبغة مُشتتة بالنفتالين.
تبلغ تكلفة Jiefa ES-3 تقريبًا نفس تكلفة النافتالين (NNO)، أو أكثر قليلاً،, ويحافظ على ثبات الصبغة حتى درجة حرارة 130 درجة مئوية مع وجود البوليستر في الحمام: عند ضغط صبغ الحزم البالغ 0.25 بار ودرجة البقايا 4–5، مقارنةً بضغط يزيد عن 1.0 بار ودرجة 1–2 في حالة استخدام مادة مشتتة من نوع النفثالين.
ما هي الأوليغومرات، وما هي وظيفتها؟
يحتوي البوليستر على 1–3 % من سلاسل البوليمر القصيرة المتبقية من عملية البلمرة، ومعظمها ثلاثيات حلقية. في درجة حرارة الغرفة، تظل هذه السلاسل داخل الألياف. وعند 130 درجة مئوية، ينفتح البوليمر، فتنتقل الأليغومرات إلى سطح الألياف ويمر جزء منها إلى المحلول. وهي لا تذوب إلا بصعوبة بالغة في الماء، لذا تظهر على شكل جسيمات دقيقة بمجرد تشبع المحلول، وتشكل بلورات مع تبريد المحلول. كل دفعة من البوليستر تجلب معها أوليغومر خاص بها إلى حوض الصباغة؛; الألياف الدقيقة، والبوليستر القابل للصباغة بالصبغات الكاتيونية، والقدرة على تحمل درجات حرارة تصل إلى 130 درجة مئوية، كل ذلك يضيف المزيد.
النصف الظاهر من المشكلة مألوف لدى كل مصنع صباغة: مسحوق أبيض على القماش والخيوط يضفي على الألوان الداكنة طبقة بيضاء شفافة ومظهرًا باهتًا، ويجعل ملمسها خشنًا، كما يتسبب في تكوّن الترسبات الكلسية على جدران الأوعية والفوهات والمرشحات والمبادلات الحرارية، مما يستلزم تنظيف آلات الصباغة بشكل أكثر تكرارًا. وتتعرض آلات الصباغة بالعبوات، وصباغة عارضة السداة، وصباغة تدفق الهواء لأكبر قدر من هذه المشكلة، لأن طبقات الخيوط ونسبة السائل المنخفضة تؤديان إلى تركيز الترسبات.
هذا المقال يتناول «النصف غير المرئي». جزيئات الأوليغومير الموجودة في حمام ساخن تكون كارهة للماء، و تلتصق جزيئات الصبغة بها وببعضها البعض. فهي تسحب جزيئات الصبغة والقطران الحر لتشكل كتلة لزجة، وتُسرّع من تراكم الأصباغ الحساسة مثل الأزرق الفيروزي المتناثر، والماجنتا، والبنفسجي المتناثر. والنتيجة هي ظهور بقع صبغية وبقع قطران تبدو تمامًا كعيب في جودة الصبغة. وتلقي مصانع الصباغة باللوم على الصبغة؛ بينما يلقي مصنع الصبغة، الذي أظهر اختباره بالمرشح عند 130 درجة مئوية نتائج سليمة، باللوم على الألياف.
لماذا لا تظهره الاختبارات القياسية؟
يُجرى اختبار قابلية التشتت عند درجة حرارة عالية تبلغ 130 درجة مئوية (GB/T 5541) واختبار درجة الحرارة البالغة 71 درجة مئوية (AATCC 146) في ماء نظيف، خالٍ من الألياف ومن الأوليغومرات. وقد تجتاز الصبغة كلا الاختبارين، لكنها قد تفشل مع ذلك في حوض مملوء بالبوليستر. لا يمكن ملاحظة مقاومة الأوليغومرات إلا في الاختبار الذي يحتوي على ألياف. أكثر الطرق عمليةً هي صباغة العبوات في المختبر مع تسجيل الضغط التفاضلي: فالبوليستر المعبأ في أنبوب مثقوب يطلق أوليغوميره الخاص عند درجة حرارة 130 درجة مئوية، وإذا تكتلت الصبغة، يرتفع الضغط عبر العبوة. ويشير مسار الضغط المستوي إلى أن المُشتت حافظ على استقرار الصبغة مع وجود الأوليغومير.
شركتان لتصنيع الأصباغ، تجربتان مختلفتان
نادرًا ما يسمع مصنعو الأصباغ الذين يستخدمون الليغنوسولفونات عالية الجودة عن وجود بقع مرتبطة بالأوليغومرات. فإن الليغنوسولفونات ذات الثبات الحراري العالي تبقى ملتصقة بجزيئات الصبغة خلال مرحلة التثبيت عند 130 درجة مئوية، وتحافظ على فعالية استقرارها الكهروستاتيكي والستيريكي أثناء دخول الأوليغومرات إلى الحمام، كما تبقي جزيئات الأوليغومرات معلقة بحيث يتم التخلص من قدر أكبر منها مع التصريف. لقد دفعوا مبلغًا أكبر مقابل مادة التشتيت، وجاء معها التحكم في الأوليغومرات.
يسمع مصنعو الأصباغ عن النافثالين (NNO) طوال الوقت، وعادةً دون أن يدركوا ذلك. فالنافثالين (NNO) رخيص الثمن، وسريع الطحن، ولا يترك بقعًا تذكر، لكن ثباته الحراري يقل عن 110 درجة مئوية، ويحتوي على حوالي 20 ملح %. في مختبرنا، حصلت عينتان تجاريتان على تصنيف E/1 مع تراكم كثيف في اختبار 130 درجة مئوية، في الماء النظيف؛ كما أن أوليغومير لا يؤدي إلا إلى تفاقم الحالة. ثم تقوم مصبغة الأقمشة بما في وسعها: التصريف الساخن عند درجة حرارة تتراوح بين 120 و130 درجة مئوية، والصباغة القلوية عند درجة حموضة تتراوح بين 9 و9.5 باستخدام أصباغ مقاومة للقلويات، والتصفية الاختزالية الساخنة، والمواد المساعدة لتشتيت الأوليغومرات. تعمل جميع هذه الطرق على إزالة الأوليغومرات التي خرجت بالفعل. ولا يمكن لأي منها منع الصبغة من التكتل أثناء فترة الثبات عند درجة حرارة 130 درجة مئوية، لأن ذلك يتحدد بواسطة عامل التشتت الموجود داخل الصبغة. لم يتجنب مستخدم النفثالين مشكلة الأوليغومرات، بل نقلها إلى الآخرين. في الأقمشة المفتوحة والخفيفة الوزن، مثل قماش الساري، من السهل ألا تلاحظ البقع والعيوب؛ أما في العبوات، والمنسوجات الكثيفة، والألوان الداكنة، وطلبات التصدير، فإنها لا تمر مرور الكرام.
ES-3: مادة لينوسولفونات يُحدد سعرها مقارنةً بالنفتالين
ES-3 هي الدرجة متعددة الأغراض من سلسلة Jiefa ES لمواد التشتت الليغنوسولفونات الصوديوم، المصنوعة من الليغنين الطبيعي المستخرج من الأخشاب اللينة والمُنقَّى عن طريق الترشيح الفائق. وتكلفتها تقارب تكلفة النفثالين (NNO)، أو تزيد عنها قليلاً في الحالات التي يتم فيها شراء نفثالين رخيص جداً، وتُستخدم بجرعة مماثلة، وتناسب نفس عملية الطحن بالرمل. وما يكتسبه مستخدم النفثالين هو الخاصية التي تهم عند درجة حرارة 130 درجة مئوية: استقرار حراري يبلغ 150 درجة مئوية ومحتوى ملحي يبلغ حوالي 1 %. يبقى المُشتت ملتصقًا بالصبغة عند دخول الأوليغومر إلى حوض الغسيل، ولا تتكتل الصبغة، ويخرج قدر أكبر من الأوليغومر عبر الصرف بدلاً من أن يبقى عالقًا على الملابس والآلة.
حد واحد واضح: تُلوّن مادة ES-3 البوليستر أكثر مما يفعله النفثالين (قيمة ΔE حوالي 7 مقابل 0.2–1.4 للنفثالين (NNO)، تم قياسها باستخدام المُشتت وحده على قماش بوليستر أبيض). بالنسبة للألوان الكحلي والأسود والألوان الداكنة الأخرى، لا يهم هذا الأمر. أما بالنسبة للألوان الزاهية والباهتة، فيجب التحقق من ذلك على الصبغة المحددة، ونقوم بذلك بالتعاون مع العميل قبل إجراء أي تغيير.
نتائج المختبر: مقارنة بين مادة ES-3 ومواد التشتت من نوع النفثالين
المؤشر | النفثالين (NNO)، عينتان تجاريتان | MF (من نوع النفثالين) | جيفا ES-3 |
الكيمياء | مستخلص تكثيف سلفونات النفثالين والفورمالديهايد | مستخلص تكثيف سلفونات الميثيلنافثالين – الفورمالديهايد | ليغنوسولفونات الصوديوم، خشب صنوبري، مُرشح بالترشيح الفائق |
الاستقرار الحراري | < 110 درجة مئوية | 130 درجة مئوية | 150 درجة مئوية |
قابلية التشتت عند درجات الحرارة العالية (130 درجة مئوية) | E/1، تراكم كثيف | 23 ثانية | 19 ثانية |
قابلية التشتت عند 71 درجة مئوية | A/3 (فئة AATCC / درجة البقايا) | 12 ثانية | 12 ثانية |
إجمالي محتوى الملح | 20.61 % / 20.34 % | 4.89 % | 1.16 % |
القابلية للتقسيم | 0.15 % / 0.14 % | 3.02 % | 1.98 % |
تلوين البوليستر باستخدام المُشتت وحده، ΔE (CIE) مقارنةً بالعينة الفارغة غير المصبوغة | 0.15 / 1.41 | 6.35 | 7.0 |
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.
صباغة الحزم باستخدام البوليستر في الحمام: ES-3 مقابل MF
الكتلة الصلبة: مادة «ديسبيرس بلو 79» من النوع الكلوري؛ نسبة الكتلة الصلبة إلى المُشتت 1:0.6؛ تم طحن كلا المُشتتين حتى بلغت قيمة D90 أقل من 1 ميكرومتر في ظل ظروف متطابقة؛ صباغة معبأة مختبرية عند 3.0 % owf مع تسجيل الضغط التفاضلي طوال العملية. يطلق البوليستر الموجود في العبوة أوليغومره الخاص به أثناء العملية، لذا فإن هذا الاختبار المخبري هو الأقرب إلى حمام الصباغة في الإنتاج.
اختبار | ES-3 | MF (من نوع النفثالين) |
الاستقرار الحراري (HG/T 3507) | 150 درجة مئوية | 130 درجة مئوية |
قابلية التشتت عند 130 درجة مئوية، ومدة الترشيح (GB/T 5541) | 19 ثانية | 23 ثانية |
صباغة الأكياس، أقصى فرق في الضغط | 0.25 بار، ارتفاع طفيف | > 1.0 بار عند 97.7 درجة مئوية، توقف التشغيل |
صباغة العبوات، درجة بقايا الصبغة | 4–5 | 1–2، هطول غزير |
الجدول 2. مقارنة بين ES-3 وMF على كعكة ضغط من نوع «ديسبيرس بلو 79» الملوّنة بالكلور.
الشكل 1. صباغة العبوة عند 3.0 %. باستخدام مادة التشتت من نوع النفثالين، تجاوز الضغط 1 بار قبل بلوغ درجة حرارة 100 درجة مئوية، وخرجت الحزمة رمادية اللون ومبقعة؛ أما مع استخدام ES-3، فقد ظل الضغط ثابتًا خلال فترة الاستقرار عند 130 درجة مئوية، وصبغت الحزمة بشكل متساوٍ. نفس الكعكة، ونفس الطحن، ونفس الآلة.
الأسئلة الشائعة
يُشتق مصطلح «أوليغومير» من مادة البوليستر. كيف يمكن لمُشتت الصبغة أن يساعد في ذلك؟ لا يمكنها تغيير كمية الأوليغومر التي تطلقها الألياف. بل إنها تحدد ما إذا كانت الصبغة ستتكتل حولها أم لا. تحدد الألياف كمية الأوليغومر؛ أما عامل التشتت فيحدد ما إذا كان سيحمل الصبغة معه أم لا.
ألا يكفي التصريف بالحرارة والصباغة القلوية؟ فهي تزيل الأوليغومير الذي خرج بالفعل من الحمام. ولا تقوم بأي شيء خلال فترة الثبات عند 130 درجة مئوية، وهي الفترة التي تتكتل فيها الصبغة. ويتناول هذان الإجراءان نصفي المشكلة المختلفين.
هل سيؤثر جهاز ES-3 على درجات الألوان الفاتحة والباهتة لدي؟ ربما لأن هذه المادة تترك بقعًا على البوليستر أكثر من النافتالين. ولا تتأثر الألوان الكحلي والأسود والدرجات الداكنة. أما بالنسبة للألوان الزاهية والباهتة، فإننا نجري مقارنة على الصبغة الخاصة بك قبل أن تقوم بالتبديل؛ حيث تحتفظ العديد من الشركات المصنعة بالنافتالين في بعض التركيبات الزاهية، بينما تستبدل جميع التركيبات الأخرى بـ ES-3.
اختبر المنتج ES-3 على الصبغة الخاصة بك
الألياف هي التي تجلب الأوليغومر؛ أما المادة المشتتة فهي التي تحدد ما إذا كان سيصبح مصدر شكوى أم لا. أرسل إلينا عينة من الكعكة المضغوطة التي تصنعها حاليًا باستخدام النافتالين (NNO). سنقوم بطحنها باستخدام ES-3 جنبًا إلى جنب مع مادة التشتت الخاصة بك، وإجراء اختبارات الصب عند درجة حرارة 130 درجة مئوية واختبارات الصبغ في العبوة، والتحقق من درجة التلوين للون الذي تريده، ثم نرسل إليك النتائج جنبًا إلى جنب.
