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 стоит примерно столько же, сколько нафталин (NNO), или чуть дороже, 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 свободный деготь в липкую массу и ускоряют агрегацию чувствительных красителей, таких как дисперсный бирюзовый, маджента и дисперсный фиолетовый. В результате появляются красящие вкрапления, пятна и смоляные разводы, которые выглядят в точности как дефект качества краски. Красильная фабрика винит краску; производитель краски, у которого испытание на фильтре при 130 °C дало чистый результат, винит 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. Они заплатили больше за диспергатор, и контроль над олигомерами пошел в придачу.
Производители красителей, работающие с нафталином (NNO), постоянно слышат об этом, но, как правило, не придают этому значения. Нафталин (NNO) дешёв, быстро измельчается и практически не оставляет пятен, однако его термостабильность не превышает 110 °C, а содержание соли % составляет около 20. В нашей лаборатории два коммерческих образца, оба с рейтингом E/1, продемонстрировали сильную агрегацию при испытании в чистой воде при 130 °C; олигомеры только усугубляют эту проблему. 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, цена на который устанавливается в сопоставлении с нафталином
ES-3 — это универсальный сорт диспергаторов на основе лигносульфоната натрия серии Jiefa ES, получаемый из лигнина природной хвойной древесины и очищаемый методом ультрафильтрации. Его стоимость примерно такая же, как у нафталина (NNO), или чуть выше в тех случаях, когда закупается очень дешёвый нафталин; он применяется в аналогичной дозировке и подходит для того же процесса измельчения песка. Преимущество для пользователя нафталина заключается в свойстве, которое имеет значение при температуре 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.
Одно честное ограничение: ES-3 окрашивает полиэстер сильнее, чем нафталин (ΔE около 7 по сравнению с 0,2–1,4 для нафталина (NNO), измеренного с использованием одного только диспергатора на белом полиэстере). Для темно-синего, чёрного и других насыщенных оттенков это не имеет значения. Для ярких и светлых оттенков следует проверить конкретный краситель, и мы делаем это совместно с заказчиком перед внесением каких-либо изменений.
Результаты лабораторных исследований: ES-3 в сравнении с диспергаторами нафталенового типа
Показатель | Нафталин (NNO), два коммерческих образца | MF (нафталеновый тип) | Jiefa ES-3 |
Химия | Конденсат нафталинсульфоната и формальдегида | Конденсат метилнафталинового сульфоната и формальдегида | Лигносульфонат натрия, из хвойной древесины, ультрафильтрованный |
Термостойкость | < 110 °C | 130 °C | 150 °C |
Растворимость при высоких температурах (130 °C) | E/1, сильная агрегация | 23 с | 19 с |
Растворимость при 71 °C | A/3 (класс AATCC / степень остаточного содержания) | 12 с | 12 с |
Общее содержание соли | 20.61 % / 20.34 % | 4.89 % | 1.16 % |
Сводимость | 0.15 % / 0.14 % | 3.02 % | 1.98 % |
Окрашивание полиэстера с использованием одного только диспергатора, ΔE (CIE) по сравнению с неокрашенным эталоном | 0.15 / 1.41 | 6.35 | 7.0 |
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 массе с добавлением полиэстера: ES-3 против 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.
Тест | ES-3 | MF (нафталеновый тип) |
Термостойкость (HG/T 3507) | 150 °C | 130 °C |
Растворимость при 130 °C, время фильтрации (GB/T 5541) | 19 с | 23 с |
Крашение в упаковке, максимальный перепад давления | 0,25 бар, небольшой пик | > 1,0 бар при 97,7 °C, процесс остановлен |
Крашение в упаковке, сорт с остатками краски | 4–5 | 1–2, сильные осадки |
Таблица 2. Сравнение методов ES-3 и MF на прессованном осадке Disperse Blue 79 хлорного типа.
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? Возможно, потому что он оставляет пятна на полиэстере сильнее, чем нафталин. На темно-синий, черный и насыщенные оттенки он не влияет. Что касается ярких и светлых оттенков, мы проводим сравнительный тест с вашим красителем перед заменой; многие производители по-прежнему используют нафталин в некоторых ярких рецептурах, а во всех остальных переходят 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.
