Текстильная пигментная печать: химия связующих

Нанджиба Нур

В этой статье описывается химия связующих веществ и их действие при пигментной печати хлопчатобумажных тканей. Печать текстильных материалов, вероятно, лучше всего можно описать как промышленное искусство, имеющее долгую историю и гарантированное будущее. Текстильная печать является наиболее универсальным и важным из методов, используемых для придания цвета и рисунка текстильным тканям. При пигментной печати нерастворимые пигменты, не имеющие сродства к волокнам, закрепляются на волокнах с помощью связующих веществ или связующих веществ. При текстильной печати красители или пигменты переносят на текстильную ткань с помощью печатных паст. Связующие — это механизм, используемый для сохранения цвета на ткани при использовании пигментов для печати на текстиле. Выбор связующих всегда будет зависеть от конечных требований к прочности, а также от требований к стоимости процесса. В этом обзоре статьи больше внимания уделяется необходимости и функциям связующего в пигментной печати, а также химическому составу связующего и его действию при фиксации пигмента на текстильной основе.

Что такое Биндер?

Связующие вещества представляют собой химические продукты, которые связывают пигменты с целлюлозными волокнами в текстильной пигментной печати. Почти все связующие, используемые в текстильной пигментной печати, являются продуктами аддитивной полимеризации. Это пленкообразующее вещество, состоящее из длинноцепочечных макромолекул, которые при нанесении на ткань вместе с пигментом образуют трехмерную сеть. Для этой цели также были разработаны различные вяжущие вещества, что в конечном итоге привело к использованию эмульсий вода-в-масле и масло-в-воде. Это значительно ускорило использование пигментов в текстильной печати, а затем пигменты стали основными красителями, используемыми в печати.

Пигментная печать

В настоящее время пигментная печать является, пожалуй, наиболее широко используемой технологией печати на текстиле. В пигментной печати нерастворимые пигменты, которые не имеют сродства к волокну и закрепляются на ткани с помощью связующих веществ в требуемом узоре. Это описание, возможно, слишком упрощено, но оно, очевидно, отличает пигменты от красителей, которые впитываются в волокно и фиксируются в нем в результате реакций, специфичных для красителя. Печатная паста является основным компонентом печати, позволяющим формировать заданные шаблоны. Печатная паста для пигментной печати обычно содержит пигменты, эмульгаторы, связующие, смягчители, загустители, пеногасители и сшивающие агенты.

Тем не менее, у пигментной печати есть несколько проблем: относительно высокая температура отверждения, жесткая рука и плохая устойчивость печатной продукции к черепку. Эти недостатки связаны с используемым связующим. Таким образом, для улучшения качества пигментных изделий необходимо улучшить общие свойства связующих. Методы снижения температуры отверждения привлекли наибольшее внимание, потому что процесс отверждения при высокой температуре не только приводит к трате энергии, но также сопряжен с риском разрушения подложек, которые не могут выдержать высокотемпературные процессы.

Классификация связующего и его функции

В целом связующие для текстильной печати подразделяются на две группы: реактивные и нереакционноспособные. Нереакционноспособные связующие не содержат реакционноспособных групп. Благодаря отсутствию реактивных групп они не самосшиваются при фиксации или отверждении. Таким образом, для образования прочной связующей пленки на подложках требуется добавление фиксирующего агента. Реакционноспособные связующие содержат реакционноспособные группы, обычно полученные в результате сополимеризации с мономерами, такими как N-метилакриламид или подобные соединения. Эти связующие способны к самосшиванию и образуют стабильную пленку при фиксации.

Связующие вещества обычно добавляют в печатную пасту, чтобы:

• Покройте пигментом и позвольте печатать очень мелкими дисперсиями,

• Защищать пигмент от механических повреждений,

• Закрепите пигмент на волокнах и

Основные качества связующих

Связующее, используемое в пигментной печати, должно обладать определенными качествами. Связующее не должно коагулировать из-за сил сдвига, действующих во время печати. Если имеет место коагуляция, засорение сетки и блокировка гравировки печатных валов происходит во время фактической печати. Связующая пленка должна быть прозрачной, одинаковой толщины, гладкой, не слишком твердой и не мягкой. Он должен быть эластичным по своей природе, иметь хорошую адгезию к основанию, но не быть липким. Он должен обладать хорошей стойкостью к химическим и механическим воздействиям и должен легко сниматься с гравировки печатных валов, трафаретов, задников и офсетных полотен. Среди этих свойств одно можно улучшить за счет других. Хорошие связующие должны быть бесцветными соединениями без запаха, которые легко и равномерно распределяются в печатных пастах без отрицательного влияния на вязкость и легко удаляются с печатного оборудования, такого как трафареты и валики. Связующие должны образовывать гибкие пленки, инкапсулирующие частицы пигмента, и прилипать к тканям, не набухая при стирке и химчистке.

Текстильные связующие необходимы для формирования матрицы, удерживающей частицы пигмента, и должны быть устойчивыми к внешним силам, которые могут привести к смещению пигмента с текстильной основы, таким как стирка или трение. Связующее должно поддаваться применению и обладать другими характеристиками для усиления красящего эффекта пигмента. Поскольку окрашивание пигмента является добавочным эффектом к подложке, компоненты этого добавления будут иметь тенденцию изменять ощущение подложки ткани.

Связующие вещества для пигментной печати Факты

Большинство пигментных связующих для печати на рынке представляют собой макромолекулярные сополимеры, которые образуются в процессе эмульсионной полимеризации из мономеров на основе винила. Они содержат гидрофильные участки, которые делают их диспергируемыми в составах печатных паст, и функциональные группы боковых цепей, некоторые из которых способны образовывать пленки в результате реакций сшивания. Сшивание - это «клей», который придает структуру связующим пленкам, которые инкапсулируют пигменты в ткань. Функциональными группами, которые обычно не образуют поперечных связей, являются метил-, этил- и бутилакрилаты, акрилонитрил, стирол и этильные группы, а группами, которые реагируют с образованием поперечных связей, являются акриламид, метилолакриламид, гидроксиэтилакрилат, акриловая кислота, метакриловая кислота и фумаровая кислота. Многие из этих групп являются гидрофобными и помогают предотвратить набухание печатной пасты в воде.

Использование химически модифицированного пшеничного глютена в качестве связующего в пигментных пастах для печати на текстиле было исследовано на предмет того, что эксплуатационные свойства, необходимые для текстильных пигментных связующих для печати в одежде и интерьере, могут быть достигнуты с помощью экономичных методов химической модификации. Это исследование улучшило растворимость в щелочных растворах и технические свойства в результате химической модификации глютена для бумажных связующих. Пшеничный глютен состоит из двух нерастворимых в воде белков, содержащихся в пшеничной муке, глютенина и глиадина. Молекулы глютенина имеют линейную конфигурацию и способны образовывать дисульфидные и другие поперечные связи. Глиадин состоит из небольших глобулярных молекул, мягок и обладает хорошими адгезионными свойствами.

Стойкость к растрескиванию ткани с пигментным набивным рисунком меньше, чем устойчивость к растрескиванию реактивной набивной ткани из-за нерастворимости пигментов. Однако устойчивость к растрескиванию можно улучшить, выбрав соответствующее связующее. исследовали, что некоторые новые приготовленные водные олигомеры (связующее) полиуретанакрилата на основе либо полиэтиленгликоля, либо сопропоксилата этоксилата глицерина, не содержащие летучих органических соединений, могут безопасно использоваться для приготовления печатной пасты для трафаретной печати всех типов текстильных тканей с использованием пигментных красителей. . Для образцов, отпечатанных с использованием полиуретанакрилата на основе сопропоксилата этоксилата глицерина, достигается наивысшая интенсивность цвета (K/S), а свойства стойкости варьируются от хороших до отличных, независимо от типа набивной ткани. Самый низкий K/S получается при использовании Ebecryl 2002 в качестве коммерческого связующего. Связующее ПУА на основе ПЭГ2000 дает К/С лучше, чем связующее ПУА на основе ПЭГ1000 плюс 2000 для всех типов набивных тканей, за исключением случаев, когда в случае с набивной шерстью верно обратное.

Опять же, устойчивость полиэфирной ткани к истиранию зависит от эластичности связующего, адгезии к текстильным материалам и неравномерного распределения пигмента в печатной пасте. Связующее было хорошо диспергировано и обладало такой же эластичностью; эти результаты показали, что плазменная обработка улучшила адгезию ткани к печатной пасте, а также к связующему. Результаты стойкости к истиранию можно объяснить лучшей прочностью связующей пленки тканей, обработанных плазмой, по сравнению с необработанными тканями. После плазменной обработки количество связей между связующим и волокнами и устойчивость химических связей увеличились из-за увеличения полярных групп.

При фиксации пигмента на текстиле с помощью связующих; УФ, а также радиационные технологии отверждения используются в текстильной промышленности из-за низкого энергопотребления, короткого периода запуска, быстрого и надежного отверждения, низкого уровня загрязнения окружающей среды, отверждения при комнатной температуре, экономии места и т. д.

Действие связующего в фиксации пигмента

Разница между процессами окрашивания и пигментации заключается в том, что ткани, окрашенные пигментом, требуют процедуры отверждения. Так как пигменты не имеют сродства к текстилю. Фиксация пигмента на текстиле зависит от связующих веществ, которые требуют процесса отверждения, чтобы удерживать пигменты на текстиле. Обычное отверждение представляет собой термический процесс, при котором ткани, окрашенные пигментом, должны быть высушены, а затем отверждены при нагревании, чтобы превратить мягкую органическую основу (мономер и/или олигомер) в прочный полимер. УФ-отверждение является альтернативой термическому процессу. Композиции УФ-отверждаемых смол содержат олигомеры, мономеры и фотоинициаторы. Эти компоненты могут полимеризоваться (затвердевать) по свободнорадикальному механизму. Использование фотоинициатора запускает почти мгновенную реакцию отверждения под воздействием УФ-излучения. Таким образом, УФ-отверждение позволяет получить полностью полимеризованную сетку за секунды и происходит быстрее, чем термическое отверждение. Было изучено УФ-отверждение для пигментной печати. ​​Проблемы, связанные с этим процессом, включают низкую устойчивость к истиранию, жесткость ткани и низкую эффективность отверждения смолы, когда задействованы пигменты. Печать пигментом, диспергированным в жидких композициях, отверждаемых излучением, и отверждение ультрафиолетом устраняют стадию сушки и значительно снижают энергию, необходимую для отверждения. Высокая скорость отверждения, высокая плотность сшивания и отсутствие органических растворителей сделали УФ-отверждение хорошо зарекомендовавшей себя технологией для всех видов покрытий и красок.

Сегодня доступны многочисленные УФ-отверждаемые мономеры и олигомеры, такие как полиэфиры, полиэфиры, эпоксиды, полиакрилаты и уретанакрилаты. Путем выбора исходных материалов, а именно олигомеров в качестве связующих и сопутствующих мономеров, а также фотоинициаторов, свойства пленки, такие как твердость, гибкость, сопротивление и адгезия, можно очень гибко контролировать. Прочностные свойства принтов зависят от типа используемого связующего, а также от типа выбранного текстильного полотна. И концентрация, и тип связующего вещества влияют на интенсивность цвета отпечатков, отвержденных УФ-излучением.

Основные ссылки:

• Роль связующих веществ и их химии в печати текстильных пигментов, Журнал текстильной науки и техники

• Теория окраски текстиля». Общество красильщиков и колористов.

Развитие пигментной печати за последние 50 лет». Обзор достижений в области окраски и смежных тем.