استخدام عوامل تسوية الصبغة المشتتة في صباغة البوليستر

تُستخدم الأصباغ المشتتة بشكل أساسي في صباغة الألياف الكارهة للماء مثل البوليستر، والإسباندكس، والنايلون، وألياف الأسيتات. ومع التطور المستمر لتكنولوجيا صباغة الألياف، شهدت أنواع مختلفة من عوامل التسوية تطوراً ملحوظاً.

1. عامل تسوية للصباغة بدرجة حرارة عالية

عند استخدام الأصباغ المشتتة في الصباغة تحت درجات حرارة وضغوط عالية، غالباً ما يحدث صباغة غير متجانسة نتيجة عوامل مثل ضعف تشتت الأصباغ، وضعف خصائص التسوية، وضعف خصائص انتقالها، بالإضافة إلى عدم التحكم الأمثل في معدل التسخين. تتميز ألياف البوليستر الدقيقة بكثافة خطية منخفضة جداً ومساحة سطحية كبيرة، مما يُسرّع عملية الصباغة. كما أن بنية النسيج المتماسكة تُصعّب اختراق الأصباغ بشكل كامل، مما ينتج عنه صباغة غير متجانسة أكثر وضوحاً مقارنةً بألياف البوليستر التقليدية. يُمكن استخدام عوامل التسوية المشتتة عالية الحرارة أثناء الصباغة لتحسين فعالية تسوية النسيج وتعزيز جودة المنتج.

بشكل عام، يمكن استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية كعوامل تسوية في الأصباغ المشتتة غير الأيونية. إذ يشكل هذان المركبان رابطة كارهة للماء، مما يبطئ معدل الصباغة ويحقق هدف التسوية. ومن بين جزيئات عوامل التسوية المشتتة غير الأيونية، تتميز المواد الخافضة للتوتر السطحي من نوع بولي أوكسي إيثيلين إستر بخصائص تسوية أفضل من نظيراتها من نوع بولي أوكسي إيثيلين إيثر (حيث أن ميل بنية الإستر للبوليستر أكبر من ميل بنية الإيثر)، كما أن المواد الخافضة للتوتر السطحي التي تحتوي على حلقات بنزين تتميز بخصائص تسوية أفضل من المواد الخافضة للتوتر السطحي الأليفاتية.

مع ذلك، فإن المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية عُرضة للجفاف أثناء صباغة البوليستر في درجات حرارة عالية، كما أن ارتباط سلسلة الأوكسي إيثيلين بمجموعات مثل الهيدروكسيل والأمين في جزيئات الصبغة يكون ضعيفًا، ويفتقر إلى قوى التجاذب بين الجزيئات، مما يؤدي إلى ضعف التشتت والذوبان. وقد يؤدي استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية ذات نقطة التعكر المنخفضة إلى تكتل الصبغة. أما المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية، فبإمكانها الامتزاز على سطح جزيئات الصبغة لتشكيل طبقة شحنة سالبة قوية، مما يُحدث تنافرًا كهربائيًا قويًا بين جزيئات الصبغة، مُشكلاً حالة تشتت مستقرة. وتتمتع هذه المواد بقدرة تشتيت عالية للبوليمرات الترابطية للأصباغ المشتتة، مما يقلل من تكتلها ويحافظ على استقرار الصبغة في حمام الصباغة، وهو ما يحل مشكلة بقع الصبغة الناتجة عن تكتل الصبغة بسبب انخفاض نقطة تعكر المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية.

تُصنع عوامل التسوية عالية الحرارة ذات الأداء الممتاز من خلال الاستفادة من التأثيرات التآزرية والمعززة للمواد الفعالة بالسطح غير الأيونية والمواد الفعالة بالسطح الأنيونية، حيث تؤدي البنية المختلفة لكل مكون وظائف مختلفة. يوجد العديد من منتجات عوامل التسوية عالية الحرارة المركبة من مواد فعالة بالسطح أنيونية/غير أيونية (يُضاف إلى بعضها أيضًا بعض المواد الحاملة). تؤدي البنية المختلفة لكل مكون وظائف مختلفة، ويمكن تقسيمها بشكل أساسي إلى: 1) يمكن لبنية الإيثوكسي أن تلتقط الأصباغ المتشتتة أثناء عملية الصباغة، مما يزيد من مواقع الصباغة ويؤخر عملية الصباغة؛ 2) عندما تصل درجة حرارة الصباغة إلى قيمة حرجة معينة، يمكن لبنية المركب العطري أن تجعل ألياف البوليستر تلدن وتنتفخ بسرعة، مما يقلل من درجة حرارة التحول الزجاجي للبوليستر بمقدار 20-25 درجة مئوية.درجة مئوية، مما يزيد بشكل كبير من المسام في الألياف، مما يسمح للصبغة بتلوين الألياف بسرعة وبشكل مكثف، وفي الوقت نفسه، تعمل كمذيب للصبغة لجعل الصبغة في الألياف تنفصل باستمرار عن الألياف وتخضع لهجرة واضحة (هجرة الصبغة) لتحقيق تأثير التسوية.

تتميز بعض المنتجات المركبة للمواد الفعالة سطحياً بخواص رغوية عالية، مما قد يُسبب مشاكل في آلات الصباغة السريعة وعمليات الصباغة ذات نسبة الماء المنخفضة. لذا، يلزم استخدام عوامل تسوية منخفضة الرغوة. تشمل الحلول: إضافة مواد مضادة للرغوة، وخاصةً المواد السيليكونية المضادة للرغوة، والتي تُعد فعالة للغاية في درجات الحرارة العالية؛ واستخدام طريقة البلمرة المشتركة لأكسيد الإيثيلين وأكسيد البروبيلين للحصول على منتجات منخفضة الرغوة.

2. عامل تسوية لصبغ الثيرموسول

أثناء عملية الصباغة الحرارية باستخدام الأصباغ المشتتة، غالباً ما تحدث هجرة للأصباغ، مما يُسبب عيوباً مثل بقع اللون، وعدم انتظام التظليل، وظهور خطوط على سطح القماش، وبالتالي عدم تجانس الصباغة. ولحل هذه المشكلة، لا بد من استخدام عوامل مضادة للهجرة. يوجد حالياً نوعان من هذه العوامل قيد الاستخدام: الأول هو ألجينات الصوديوم، والآخر هو كوبوليمر الأكريليك. يتميز ألجينات الصوديوم بضعف خصائصه في توحيد لون الصباغة، بينما يتمتع كوبوليمر الأكريليك بقدرة جيدة على منع الهجرة دون التسبب في أي عيوب أثناء الصباغة.