Tekstiilikuitujen tehostettu värjäys ultraäänellä

Ultraääniavusteinen kuitujen ja kankaiden värjäys parantaa väriaineen tunkeutumista kuitujen huokosiin ja lisää merkittävästi värin voimakkuutta ja värinkestoa. Ultraäänivärjäys on nopea prosessi, joka voidaan toteuttaa miedoissa olosuhteissa ja alhaisissa lämpötiloissa. Ultraäänikäsittely ei vaurioita materiaalien, kuten kankaiden ja tekstiilien, kuiturakennetta, vaan se säilyy ehjänä. Ultraäänikäsittely tehostaa värjäystä, jolloin saavutetaan parempia värituloksia ja nopea prosessi.

Villan ultraäänivärjäys: ultraäänikäsittely parantaa merkittävästi värin voimakkuutta ja väriaineen tunkeutumista kuituihin.

Ultraäänivärjäyksellä suurempi värin voimakkuus, parempi värinkesto ja korkeampi laatu

Ultraäänen vaikutukset värjäyksen aikana

Kostutus ja aineensiirto: Ultraäänikavitaatio ja mikrovirtaukset parantavat väriaineen tunkeutumista materiaalin kuitujen ja lankojen huokosiin. Ultraäänikavitaatio nopeuttaa väriaineen diffuusiota kuidun sisällä rei’ittämällä kuidun ulkokerrosta, jolloin väriaine pääsee tunkeutumaan kuidun huokosiin. Samanaikaisesti ultraäänikäsittely nopeuttaa väriaineen ja kuidun välistä kemiallista reaktiota.
Dispergointi: Ultraäänikäsittely hajottaa pisaroita, agglomeraatteja ja aggregaatteja muodostaen väriaineeseen tasaisen dispersion.
Kaasunpoisto: Ultraääniaallot vapauttavat liuenneita tai kiinni jääneitä kaasumolekyylejä kuidusta nesteeseen, jotta kaasu voi kavitoitua. Tämä helpottaa väriaineen ja kuidun välistä kosketusta sekä väriaineen tunkeutumista ja mahdollistaa kuidun nopean ja täydellisen värjäytymisen.
Tissera ym. (2016) osoittivat, että ultraäänikäsittelyllä voidaan saavuttaa puuvillakankaalla hyvä värin voimakkuus hyvin alhaisessa lämpötilassa, kuten 30ºC:ssa. Saavutettu värin voimakkuus oli noin 230% suurempi kuin tavanomaisella kuumennukseen perustuvalla värjäysmenetelmällä saavutettu. Mieto ultraäänikäsittely tehotiheydellä 0,7 W/cm² käyttäen laitetta UP400St miedoissa lämpötilaolosuhteissa noin 30ºC:ssa tuotti merkittävästi paremman värin voimakkuuden ja sai väriaineen tunkeutumaan syvälle puuvillakankaaseen.
Väriaineen hiukkaskokoanalyysi osoitti, että ultraäänikäsittely hajottaa hydrolysoituneiden väriainemolekyylien agglomeraatteja ja dispergoi molekyylejä värjäyksen aikana sekä auttaa väriainetta tunkeutumaan syvemmälle kankaaseen. Samalla kuidun pinta ja morfologia säilyvät muuttumattomina ja täysin ehjinä ultraäänikäsittelyn jälkeen.

Ultraäänitehon vaikutus värisaantoon
(Kaavio ja tutkimus: Haddar ym. 2015)

Erilaisten kuitu- ja kangastyyppien ultraäänivärjäys

Ultraäänikäsittely on tehokas mutta mieto menetelmä kuitujen ja kankaiden värjäämiseen esimerkiksi orgaanisilla ja epäorgaanisilla väriaineilla.
Ultraäänivärjäysmenetelmää on testattu onnistuneesti erilaisilla kuitu- ja kangastyypeillä tutkimuksissa ja pilottikokeissa.
Ultraäänikäsittely paransi seuraavien materiaalien värjäysprosessia:

• villa
• silkki
• angora
• (luomu)puuvilla ja puuvillaneulokset
• synteettiset kankaat, esim. nailon, polyesteri ja polyamidi
• luonnonkuidut, esim. hamppu ja bambu
• selluloosakankaat

SEM-analyysi osoittaa, että ultraääniavusteinen värjäys ei vaikuta (nano)kuitujen pintarakenteeseen.

Tehokkaat ultraäänilaitteet kuitujen ja kankaiden värjäykseen

Hielscher Ultrasonics on kumppanisi, jolla on pitkä kokemus tehokkaasta ultraäänikäsittelystä. Tarjoamme kattavan laitevalikoiman tutkimukseen, toteutettavuuden testaukseen ja prosessien optimointiin tarkoitetuista laboratorio- ja pöytämallisista ultraäänilaitteista täysin teollisiin ultraääniprosessoreihin suurten määrien käsittelyä varten. Tekstiilien ja kankaiden ultraäänivärjäykseen Hielscher tarjoaa erilaisia ratkaisuja kuidun tai tekstiilin ja väriaineen mukaan.

Ultraäänivärjäysjärjestelmä, jossa on 2kW:n ultraäänilaite

Hielscher Ultrasonicsin teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa amplitudeja hyvin pienistä hyvin suuriin. Vaativiin käyttökohteisiin suunnitelluilla laitteilla voidaan helposti käyttää jopa 200µm:n amplitudeja jatkuvasti 24/7-käytössä. Vielä suurempia amplitudeja varten on saatavilla räätälöityjä ultraäänisonotrodeja. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7-käytön suurella kuormituksella ja vaativissa ympäristöissä.
Asiakkaamme ovat tyytyväisiä Hielscher Ultrasonicin järjestelmien poikkeukselliseen kestävyyteen ja luotettavuuteen. Asennus raskaan käytön kohteisiin, vaativiin ympäristöihin ja 24/7-käyttöön takaa tehokkaan ja taloudellisen käsittelyn. Prosessin tehostaminen ultraäänellä lyhentää käsittelyaikaa ja tuottaa parempia tuloksia eli korkeampaa laatua, suurempia saantoja ja innovatiivisia tuotteita.