Олигомеры полиэфира: проблема, которую красители с нафталиновым диспергатором оставляют красильному производству, и экономичный лигносульфонат, который её решает

Для производителей дисперсных красителей, использующих нафталин (NNO), имеющих лабораторные данные по Jiefa Сравнение диспергатора натрия лигносульфоната ES-3 с диспергаторами нафталенового типа.

Выводы

• Олигомеры образуются из полиэстера, а не из красителя. Олигомеры составляют примерно 1–3 % волокна и представляют собой в основном циклические тримеры. Они выделяются в ванну при температуре 130 °C и образуют кристаллы по мере охлаждения ванны. Их количество зависит от свойств волокна.
• Но олигомер в ванне тоже приводит к тому, что частицы дисперсного красителя слипаются при максимальной температуре.Сохранится ли краситель после этого — зависит от диспергатора, входящего в состав красителя, а не от фабрики по производству красителей.
• Нафталин (NNO) обладает термостойкостью ниже 110 °C и не проходит испытание на диспергируемость при 130 °C (E/1). При максимальной температуре краситель уже находится в незащищенном состоянии, ещё до появления олигомера. Краситель на основе нафталин-дисперсионной технологии перекладывает всю проблему с олигомерами на плечи красильной фабрики.

Jiefa ES-3 — экономичная марка и обеспечивает стабильность красителя при температуре до 130 °C в присутствии полиэстера в ванне: давление окрашивания в упаковке составляет 0,25 бар, а степень остатка — 4–5, в то время как для диспергатора нафталинового типа эти показатели составляют более 1,0 бар и 1–2 соответственно.

Что такое олигомеры и какую роль они играют

Полиэстер содержит 1–3 % коротких полимерных цепей, оставшихся после полимеризации, в основном циклических тримеров. При комнатной температуре они остаются внутри волокна. При 130 °C полимер раскрывается, олигомер перемещается к поверхности волокна, и часть его попадает в ванну. Он очень плохо растворяется в воде, поэтому, когда ванна насыщается, он проявляется в виде мелких частиц и образует кристаллы по мере охлаждения ванны. Каждая партия полиэстера вносит в красящую ванну свой собственный олигомер; микроволокна, полиэстер, окрашиваемый катионными красителями, и длительная термостойкость при 130 °C дают ещё больше преимуществ.

Видимая сторона этой проблемы хорошо знакома каждому красильному предприятию: белый порошок на ткани и пряже, придающий темным оттенкам белый налет и тусклый вид, а также делающий ткань жесткой на ощупь; кроме того, на стенках резервуаров, форсунках, фильтрах и теплообменниках образуется налет, что приводит к необходимости более частой очистки красящих машин. Больше всего страдают машины для окрашивания в пакетах, окрашивания на основой и окрашивания с воздушным потоком, поскольку слои пряжи и низкое соотношение «краска/ткань» способствуют концентрации отложений.

Именно о этой «невидимой половине» и пойдет речь в данной статье. Частицы олигомеров в горячей ванне обладают гидрофобными свойствами, и частицы красителя прилипают к ним и друг к другу. Они связывают частицы красителя и свободную смолу в липкую массу и ускоряют агрегацию чувствительных красителей. В результате появляются крапины, пятна красителя и смоляные пятна, которые выглядят в точности как дефект качества красителя. Красильное производство винит краситель, а производитель красителя, у которого фильтр-тест при 130 °C был чистым, — волокно.

Почему стандартные тесты этого не показывают

Испытание на диспергируемость при высокой температуре 130 °C (GB/T 5541) и испытание при 71 °C (AATCC 146) проводятся в чистой воде без волокон и олигомеров. Краситель может пройти оба испытания, но при этом не выдержать испытания в ванне, заполненной полиэстером. Устойчивость к олигомерам можно обнаружить только в тесте, содержащем клетчатку. Наиболее практичным методом является окрашивание лабораторных пакетов с регистрацией перепада давления: полиэстер, уложенный в перфорированную трубку, выделяет собственный олигомер при температуре 130 °C, и в случае агрегации красителя перепад давления в пакете увеличивается. Ровная кривая давления означает, что диспергатор обеспечил стабильность красителя при наличии олигомера.

Два производителя красителей — два разных опыта

Производители красителей, использующие высококачественные лигносульфонаты, редко сталкиваются с проблемой появления вкраплений, связанных с олигомерами. Лигносульфонат с высокой термостойкостью остается на частицах красителя во время выдержки при 130 °C, продолжает обеспечивать электростатическую и стерическую стабилизацию, пока олигомер попадает в ванну, и удерживает частицы олигомера во взвешенном состоянии, благодаря чему их большая часть удаляется вместе со сливной жидкостью. Контроль олигомеров обеспечивает сам диспергатор.

Производители красителей, работающие на нафталиновом диспергаторе (NNO), сталкиваются с этим постоянно, обычно не распознавая причину. С нафталиновым диспергатором (NNO) помол идёт быстро, и он мало закрашивает волокно, но его термостабильность ниже 110 °C, а содержание солей около 20 %. В нашей лаборатории оба коммерческих образца в тесте при 130 °C в чистой воде получили оценку E/1 с сильной агрегацией; олигомеры только ухудшают картину. Затем на красильной фабрике предпринимаются все возможные меры: горячая промывка при температуре 120–130 °C, окрашивание в щелочной среде с pH 9–9,5 с использованием щелочестойких красителей, а также горячая редукционная очистка и применение вспомогательных веществ для диспергирования олигомеров. Все эти методы удаляют уже выделившийся олигомер. Ни один из них не может предотвратить агрегацию красителя во время выдержки при 130 °C, поскольку это зависит от диспергатора, входящего в состав красителя. Пользователь нафталина не смог избежать проблемы с олигомерами. Он просто переложил её на других. На открытых, легких тканях, таких как материал для сари, иней и пятнышки легко упустить из виду; на упаковках, плотном трикотаже, тканях темных оттенков и экспортных заказах их заметить несложно.

ES-3: лигносульфонат для прямой замены нафталинового диспергатора

ES-3 — экономичная марка серии Jiefa ES диспергаторов на основе лигносульфоната натрия; производится из природного лигнина хвойной древесины и очищается ультрафильтрацией. Применяется в дозировке, близкой к нафталиновому диспергатору (NNO), и вписывается в тот же процесс помола в бисерной мельнице. Пользователь нафталинового диспергатора получает то свойство, которое важно при 130 °C: термостойкость до 150 °C и содержание соли около 1 %. Когда олигомер попадает в ванну, диспергатор остается на красителе, краситель не агрегирует, и большая часть олигомера удаляется со стоком, а не остается на изделиях и в машине.

Обратите внимание: ES-3 закрашивает полиэфир несколько сильнее, чем нафталиновые диспергаторы. На тёмно-синие, чёрные и другие глубокие оттенки это практически не влияет. Для ярких и светлых оттенков мы рекомендуем сначала проверить его на конкретном красителе — мы можем сделать это вместе с клиентом до любой замены.

Результаты лабораторных исследований: ES-3 в сравнении с диспергаторами нафталенового типа

Таблица 1. Стандартные показатели, измеряемые в прикладной лаборатории компании «Jiefa» в соответствии с единым протоколом (HG/T 3507, HG/T 3399, GB/T 5541-2017); диспергируемость указывается в виде времени фильтрации или в виде класса по стандарту AATCC 146 и степени остатка в зависимости от серии испытаний.

Крашение в бобинах с полиэфиром в ванне: ES-3 в сравнении с нафталиновым диспергатором (MF)

Осадок: Disperse Blue 79, хлорный тип; соотношение осадка к диспергатору 1:0,6; оба диспергатора измельчены до D90 < 1 мкм в одинаковых условиях; лабораторное окрашивание в упаковке при 3,0 % owf с постоянной регистрацией перепада давления на протяжении всего процесса. Полиэстер в пробном наборе выделяет собственный олигомер в ходе окрашивания, поэтому данное лабораторное испытание максимально приближено к условиям производственной окрасочной ванны.

Таблица 2. ES-3 в сравнении с нафталиновым диспергатором (MF) на пресс-пасте хлорсодержащего Disperse Blue 79.

Рисунок 1. Окрашивание упаковки при 3,0 %. При использовании диспергатора нафталенового типа давление превысило 1 бар ещё до достижения 100 °C, и пакет получился серым и с пятнами; при использовании ES-3 давление оставалось стабильным на протяжении всего периода выдержки при 130 °C, и пакет окрасился равномерно. Один и тот же ком, одно и то же измельчение, одна и та же машина.

Часто задаваемые вопросы

Олигомер получают из полиэстера. Как может помочь диспергатор красителя? Это не может повлиять на количество олигомера, выделяемого волокном. Это определяет, будут ли красящие вещества агрегировать вокруг него. Волокно определяет количество олигомера; диспергатор определяет, увлекает ли оно за собой краситель.

Разве горячей промывки и окрашивания щелочью недостаточно? Они удаляют олигомер, который уже вышел из ванны. Во время выдержки при 130 °C, когда происходит агрегация красителя, они ничего не делают. Эти две меры решают разные аспекты проблемы.

Повлияет ли ES-3 на мои светлые и бледные оттенки? ES-3 закрашивает полиэфир несколько сильнее, чем нафталиновые диспергаторы; на тёмно-синие, чёрные и другие глубокие оттенки это практически не влияет. Для ярких и светлых оттенков мы рекомендуем сначала провести сравнение на вашем красителе, и мы можем помочь с этим до перехода; многие производители оставляют нафталиновый диспергатор в нескольких рецептурах ярких оттенков, а всё остальное переводят на ES-3.

Протестируйте ES-3 на своем собственном красителе

Волокно доставляет олигомер; диспергатор определяет, станет ли он источником жалоб. Пришлите нам образец прессованного материала, который вы в настоящее время изготавливаете с использованием нафталена (NNO). Мы измельчим его с помощью ES-3 вместе с вашим диспергатором, проведем испытания на окрашивание при температуре 130 °C и в упаковке, проверим степень окрашивания по вашему оттенку и вышлем вам результаты в виде сравнительной таблицы.

Похожие статьи: Что такое лигносульфонат?