بسپار شیمی سپیدان

بیش از دو دهه تجربه درزمینه بازرگانی و تأمین مواد اولیه کارخانه‌های تولیدی و صنعتی

رنگ دیسپرس / Disperse Dyes

معرفی محصول

این طبقه از رنگ ها (رنگ های دیسپرس) در آب به صورت ضعیفی محلول هستند؛ به همین علت، برای حفظ دیسپرسیون پایدار، ماده دیسپرس کننده به حمام رنگرزی اضافه می شود (مخصوصا در رنگرزی در دمای بالا). استفاده از عامل دیسپرس کننده عامل مهمی در کاربرد رنگ های دیسپرس در رنگرزی است. لیف در دیسپرسیونی از رنگ دیسپرس شده حرارت داده می شود. با این عمل، رنگ دیسپرس از حالت دیسپرسیون در آب خارج می شود و به محلول جامد در داخل لیف تبدیل می شود. کوچک بودن ساختمان مولکولی رنگ جهت نفوذ به داخل لیف کاملا ضروری است. الیاف پلی استر و استات سلولز تقریبا با این رنگ ها (دیسپرس) قابل رنگرزی می باشند. رنگینه های دیسپرس در حرارت های نسبتا پایینی به صورت گاز درآمده و رنگینه در این حالت به شدت توسط استات سلولز و الیاف مصنوعی جذب می شود. مشابه عمل جذب در محیط مائی، عمل مزبور نیز برگشت پذیر بوده و رنگینه می تواند از روی کالای رنگرزی شده و یا چاپ شده، تصعید و مجددا در جای دیگر جذب گردد.

در دهه ۱۹۷۰، ICI روشی برای طبقه بندی رنگ های دیسپرس با توجه به خاصیت ثبات تصعیدی و ویژگی های رنگرزی ایجاد کرد و آن ها را در دسته هایی از A تا D قرار داد. کلاس A رنگ هایی با وزن مولکولی پایین بوده و در نتیجه از ثبات تصعیدی پایین برخوردار هستند اما خواص رنگرزی مطلوبی را دارا هستند، در حالیکه رنگ های کلاس D توده مولکولی با وزن مولکولی نسبتا بالا هستند و بنابراین استحکام تصعیدی خوبی داشته، اما از خواص رنگرزی ضعیف تری برخوردار هستند. کلاس های رنگی C و B بین این دو کلاس رنگی قرار دارند. سایر شرکت های تولید کننده رنگ مانند BASF به سرعت سیستم های مشابه خود را برای طبقه بندی رنگ های دیسپرس معرفی کردند.

از اطلاعات عمومی این رنگ ها به موارد زیر می توان اشاره کرد:

  • این رنگ ها عموما دارای وزن مولکولی پایین بوده و از مشتقات آزو و آنتراکینون و دی فنیل آمین می باشند.
  • دارای نقطه ذوب و یا تصعید بالای ۱۵۰ درجه سانتی گراد بوده که عموما همراه با مواد دیسپرس کننده به منظور ایجاد ذرات پایدار به اندازه ۵/۰-۲ میکرون در حمام رنگرزی آسیاب شده اند.
  • فاقد بار یونی هستند
  • در شراط رنگرزی به مقدار بسیار کمی محلول هستند و در ۸۰ درجه سانتی گراد حداقل به مقدار ۱ mg/lit حل می شوند.
  • به طور نسبی رنگ های دیسپرس خالص بر روی الیاف استات نقطه اشباع بالایی دارند. (۳۰-۲۰۰ mg/g of fibre)
  • هیچ گونه تغییرات شیمیایی بر روی این رنگ ها در حین پروسه رنگرزی صورت نمی پذیرد.

ویژگی های ثباتی و ساختاری

ثبات های رضایت بخش در مقابل نور، شست و شو، سایش و تصعید به ویژه برای رنگ های دیسپرس قابل توجه است.


ثبات در برابر عملیات مرطوب

تقاضا برای رنگ های دوستدار محیط زیست با ثبات مرطوب بالا بر روی پلی استر رو به افزایش است. به عنوان یک نتیجه از روندهای فعلی، با حرکت به سمت افزایش استفاده از روش های تکمیل میکروالیاف و سختی شست و شو، رنگ های رضایت بخش قبلی، دیگر مناسب نیستند و عملکرد رنگ هایی با ثبات بالا نیز می تواند معمولی باشد. سرعت لازم برای شست و شو به قدرت نفوذ بستگی دارد زیرا در مدت زمان محدودی از چرخه شست وشو یا آزمایش بعید است که تعادل بین رنگ داخل و خارج در الیاف حاصل شود. درنتیجه، ثبات به کنترل سرعت وابسته خواهد بود. سایر موارد با افزایش در اندازه و قطبیت مولکول رنگ باعث کاهش تحرک رنگ در الیاف شده و درنتیجه با ضریب انتشار پایین تر باعث تاثیر در ثبات شست و شویی می شود. ماهیت بستر رنگ برای رنگ دیسپرس بسیار مهم است. پلی استر با یک رنگ مشخص نسبت به نایلون و استات از ثبات مرطوب و تعرق بهتری برخوردار است. هر دو ویژگی به علت ایجاد یک محدودیت در انتشار رنگ با وجود یک ساختار بسته، با کاهش در تورم که مانع از حرکت است یک ساختار بسته ای را ایجاد می کند. بهبود ثبات در برابرگرما و تغییر رنگ تاثیر منفی را در برابر رنگ پذیری الیاف خواهد داشت. طیف وسیعی از آزمایش ها برای شبیه سازی عملکرد سایر عوامل ثبات مرطوب از جمله ثبات تعرق ابداع شده است. در تلاش برای یافتن راه هایی برای تقلید از تعرق انسان که یک ترکیب پیچیده حاوی نمک و اسیدهای آمینه است تلاش های زیادی شده است. تعریق تازه، کمی اسیدی است اما با عمل باکتری قلیایی می شود. از این رو توسعه آزمایش یکی در pH=5/5 و دیگری در pH=8 انجام شد. به طور کلی پلی استر در مقابل رنگ های دیسپرس ثبات تعرق خوبی را نشان می دهد زیرا پلی استر در دمای بدن ساختاری بسته و متراکم دارد.


ثبات در مقابل گرمای خشک (ثبات تصعیدی)

ثبات تصعیدی یا ثبات در برابر گرمای خشک به علت استفاده از عملیات گرمایی در انتهای فرایند می تواند خاصیت مهمی در استفاده از رنگ های دیسپرس در پلی استر باشد. رنگ های دیسپرس دارای مولکول های کوچک، غیریونی و وزن مولکولی کم هستند. به همین علت اغلب آن ها فشاربخار قابل توجهی را نشان می دهند. بنابراین عملیات حرارتی در حین فیکس شدن و یا در استفاده از اتو می تواند باعث تصعید رنگ شده و سبب آلوده کردن ابزار و وسایل مجاور شود. ثبات تصعیدی در غلظت برابر از رنگ، در همان بستر و در دما و زمان مشخص به اندازه و قطبیت مولکول های درگیر رنگ که به نوبه خود میزان سرعت انتشار رنگ در بستر را تعیین می کند بستگی دارد. با افزایش اندازه و/یا قطبیت مولکول رنگ تمایل به کاهش میزان انتشار و فشار بخار و در نتیجه باعث دشوار شدن رمق کشی خواهد شد، بنابراین نفوذ و بازده رنگ پایین خواهد بود. بنابراین مقایسه ای بین کاهش تمایل آبدوستی و قطبیت انجام شده است. به خاطر این ویژگی، رنگ های دیسپرس به انواع رنگ ها با ویژگی های رنگرزی عالی و ثبات تصعیدی پایین (کلاس A) و رنگ هایی با ثبات تصعیدی بالا و قدرت رنگرزی پایین (کلاس D) طبقه بندی شده اند.


ثبات نوری

بسیاری از رنگ ها زمانیکه مدت زمان طولانی در معرض نور خورشید قرار می گیرند محو می شوند. چنین محوشدگی رنگی یک پدیده شناخته شده در صنعت نساجی است. در موارد خاص، برای کاربردهای خاصی به رنگ های نساجی با ثبات نوری بالا احتیاج است و این منجر شده است که در کنترل کیفیت از مقیاس سنجش ثبات نوری استفاده شود تا انتخاب رنگ را برای برنامه های کاربردی تسهیل کند. اگرچه بین ساختمان شیمیایی رنگ و ثبات نوری آن ارتباط نزدیکی وجود دارد اما عوامل دیگری نیز دخیل هستند که از مهمترین آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • مقاومت ذاتی مولکول رنگ؛ به طور کلی هسته کروموفوری مهم ترین عنصر در تعیین ثبات نوری یک رنگ است.
  • غلظت رنگ در الیاف؛ معمولا ثبات نوری الیاف رنگ شده با افزایش غلظت رنگ افزایش می یابد.
  • نوع پلیمر مصرفی که رنگ در آن پراکنده شده است: الیاف مختلف دارای گروه های شیمیایی متفاوتی هستند و این گروه ها می توانند تاثیر معناداری در درجه ثبات نوری یک رنگ بر روی الیاف معین داشته باشند.
  • طول موج تابش برخوردی: همه طول موج های جذب شده به یک میزان در محوشدگی رنگ موثر نیستند.
  • ترکیبات و میزان محتوی رطوبت موجود در جو می تواند در میزان رنگ پریدگی موثر باشد.

بررسی رنگ های دیسپرس تجاری بر روی بسترهای مختلف نشان داد که متوسط ثبات نوری این رنگ ها در پلی استر و سپس در رتبه بعدی، دی استات و تری استات و سپس نایلون در درجه بالایی قرار دارد. پلی استر و استات مهم ترین بستر برای این کلاس رنگی می باشد.


روش های اصلی رنگرزی با رنگ های دیسپرس

رنگ های دیسپرس مهم ترین کلاس رنگی مورد استفاده در رنگرزی الیاف پلی استری است و طیف گسترده ای از رنگ به همراه خاصیت پوشانندگی خوب و ویژگی های ثباتی مناسب را برای اکثر اهداف فراهم می کند. سرعت رنگرزی ممکن است با توجه به شرایط قابل قبول تجاری افزایش یابد (با هر دو روش رنگرزی در دمای بالای ۱۳۰ درجه سانتی گراد و همچنین با روش رنگرزی به روش کریری در دمای محیط). همچنین رنگ های دیسپرس توسط آغشته سازی کالا با یک دیسپرسیون مناسب تحت شرایط خشک (خشک کردن و سپس پخت در دمای ۱۹۰ تا ۲۰۰ درجه سانتی گراد) می تواند به الیاف پلی استر منتقل شوند.


رنگرزی به روش کریری

اصطلاح “کریر” از این ایده سرچشمه گرفته است که ترکیب و رنگ، مجموعه ای را تشکیل می دهند که می تواند رنگ را به داخل الیاف منتقل کند، بنابراین باعث تسریع در رنگرزی می شود. اکنون مشخص شده است که کریر توسط الیاف جذب می شود و باعث تغییر ساختار مناطق آمورف می شود. کریر یک ترکیب ارگانیک است که در حمام رنگرزی حل و یا به صورت دیسپرس می شود. کریر امکان رنگرزی در شیدهای تیره را در دمای جوش فراهم می کند. کریرهای معروف در رنگرزی دیسپرس شامل موارد زیر است:

بوتیل بنزوئات (Butylbenzoate)، متیل نفتالن (methylnaphthalene)، دی کلروبنزن (dichlorobenzene)، دی فنیل (diphenyl) و اورتو فنیل فنول (o-Phyenylphenol ).

که دو مورد آخر محبوب ترین ها هستند.

مکانیسم اصلی که یک حامل باعث تسریع در رنگرزی می شود مورد بحث قرار گرفته است و احتمالا به حامل استفاده شده بستگی دارد. الیاف پلی استر کریر را جذب کرده و متورم می شود. این تورم می تواند مانع گردش حلال در مناطق متورم شود و این باعث نایکنواختی می شود. به نظر می رسد که کاهش درجه حرارت انتقال شیشه ای باعث افزایش حرکت زنجیره های پلیمری و ایجاد حجم آزاد می شود که این سبب افزایش سرعت انتشار رنگ به الیاف می شود. روش رنگرزی به روش کریری معمولا شامل کالای موجود در حمام در دمای ۶۰ درجه سانتی گراد و افزودن محلول دیسپرس کننده رقیق، کریر امولسیون شده و در آخر رنگ دیسپرس است. سپس دما به تدریج به جوش می رسد و رنگرزی در این دما ادامه می یابد. کریرهای جذب شده باید پس از رنگرزی، از پلی استر خارج شود که این کار معمولا توسط گرم کردن کالا از ۱۸۰-۱۵۰ درجه سانتی گراد انجام می شود. اگر کریر روی کالا باقی بماند می تواند بر ثبات ها تاثیر گذاشته و باعث کاهش ثبات شود. در اوایل کار، مزایای کریر بسیار زیاد بود، زیرا کالای پلی استر می توانست بدون فشار و بدون مشکل رنگرزی به میزان بیشتری از رنگ های مستقیم رنگرزی شود. با این حال، از زمان تولید ماشین های تحت فشار برای رنگرزی پلی استر، رنگرزی با کریر به طور پیوسته کاهش یافت. رنگرزی با کریر هنوز در بعضی از پوشاک و رنگرزی های خرد که در آن دستگاه های رنگرزی تحت فشار در دسترس نیست مورد استفاده قرار می گیرد.


رنگرزی تحت فشار

رنگرزی در دمای بالا گسترده ترین روش برای رنگرزی مرحله ای است. درجه حرارت (حدود ۱۳۰ درجه سانتی گراد) به تجهیزات تحت فشار نیاز دارد و با کاهش انسجام بین زنجیره های پلیمری و افزایش انرژی جنبشی مولکول های رنگی باعث افزایش انتشار رنگ (بنابراین افزایش سرعت رنگرزی) می شود. سه مرحله اصلی فرایند شامل مرحله گرمایش یا جذب، درجه حرارت بالا یا فاز انتشار و مرحله پاک سازی می باشد.


فرایند ترموزول

فرایند رنگرزی ترموزول یک فرایند مداوم و مهم برای رنگرزی پلی استر و مخلوط الیاف پلی استر/سلولز با رنگ های دیسپرس است که عمدتا برای پارچه ها و مواد بافتنی استفاده می شود. رنگ های دیسپرس در کالای پلی استر پراکنده می شوند. سپس مواد با استفاده از خشک کن به روش هوای گرم و یا با استفاده از شعله مادون قرمز خشک می شوند که روش دوم معمولا مهاجرت کمتری را به رنگ می دهد. خشک کردن نهایی کالای پد شده با استفاده از سیلندرهای گرم صورت می پذیرد و سپس پارچه خشک شده در هوا یا در تماس با سطح یک فلز داغ، تا دمای ۲۲۰-۱۹۰ درجه سانتی گراد برای مدت زمان ۲-۱ دقیقه گرم می شود. در هوای گرم، با نزدیک شدن پارچه به حداکثر دما، رنگ های دیسپرس شروع به تصعید می کند و الیاف پلی استر نیز آن را جذب می کند. رنگ هایی با وزن مولکولی پایین تمایل به تصعید بیشتری دارند اما از ثبات و مقاومت کمتری در برابر گرما برخوردار هستند. رنگ هایی با وزن مولکولی بالاتر دارای خاصیت پایداری بهتری هستند اما کاربرد آن دشوارتر است. پس از عملیات ترموفیکس، پخت یا حتی یک عملیات پاک سازی (redaction-clearing) لازم است تا هرگونه رنگ باقی مانده روی الیاف را بزداییم. تورهای کمربند ایمنی (PET) به طور معمول با استفاده از فرایندهای رنگرزی ترموزول که در آن وب به طور مداوم در محلول رنگ آغشته می شود، توسط رنگ های دیسپرس رنگرزی شده و به طور تقریبی ۳-۲ دقیقه از محفظه گرم (حدود ۲۲۰ درجه سانتی گراد) عبور می کند. ماده رنگی می تواند در طول قرار گرفتن در معرض محفظه گرم به زنجیرهای مولکولی الیاف نفوذ کند. این روش دارای مزایایی است که می تواند از یک فرایند مرحله ای (روش رنگرزی معمولی) که روشی وقت گیر و خسته کننده محسوب می شود جلوگیری کرده و همچنین سبب تسریع رنگرزی گردد.


دانلود کاتالوگ رنگ های دیسپرس:

 

BCS-Dispers Dyes Cataloge