צביעה משופרת של סיבי טקסטיל באמצעות אולטרסאונד
צביעת סיבים ובדים בסיוע אולטרסאונד משפרת את חדירת הצבען לנקבוביות הסיבים ומגבירה במידה ניכרת את עוצמת הצבע ואת עמידותו. צביעה אולטרסונית היא תהליך מהיר, שניתן לבצע בתנאים מתונים ובטמפרטורות נמוכות. המבנה הסיבי של חומרים כגון בדים ומוצרי טקסטיל אינו ניזוק מסוניקציה ונותר שלם. הטיפול באולטרסאונד מגביר את יעילות טיפול הצביעה ומאפשר להשיג תוצאות צבע טובות יותר ותהליך מהיר.
- חדירה משופרת של הצבען לסיבים
- עוצמת צבע מוגברת
- תכונות צבע משופרות
- תהליך צביעה מהיר
- קליטת צבען ועוצמת צבע משופרות
- עמידות גבוהה יותר בכביסה, בשפשוף ובחשיפה לזיעה
- מתאים לבדים שונים (למשל צמר, משי, פוליאמיד וכו׳)
- עלויות עיבוד כוללות נמוכות יותר
- תהליך מתון, ידידותי לסביבה וירוק
- הפעלה פשוטה ובטוחה
צביעה אולטרסונית של צמר: סוניקציה משפרת במידה ניכרת את עוצמת הצבע ואת חדירת הצבען לסיבים.
הומוגנייזר אולטרסוני UP200St
צביעה אולטרסונית לעוצמת צבע, לעמידות ולאיכות גבוהות יותר
השפעות אולטרסוניות במהלך הצביעה
הרטבה ומעבר מסה: קוויטציה אולטרסונית ומיקרו־זרימה משפרות את חדירת הצבען לנקבוביות הסיבים והחוטים של החומר. קוויטציה אולטרסונית מאיצה את קצב דיפוזיית הצבען בתוך הסיב באמצעות ניקוב השכבה החיצונית של הסיב, כך שהצבען יכול להיכנס לנקבוביותיו. במקביל, סוניקציה מאיצה את התגובה הכימית בין הצבען לסיב.
פיזור: סוניקציה מפרקת טיפות, אגלומרטים ואגרגטים ויוצרת פיזור אחיד בצבען.
סילוק גזים: גלי אולטרסאונד משחררים מולקולות גז מומסות או כלואות מן הסיב אל הנוזל, כך שהגז יכול לעבור קוויטציה, ובכך מקלים על המגע בין הצבען לסיב ועל חדירת הצבען, לצביעה מהירה ומלאה של הסיב.
Tissera ועמיתיו (2016) הראו שסוניקציה יכולה להשיג עוצמת צבע טובה בבד כותנה בטמפרטורה נמוכה מאוד כגון 30ºC, שהייתה גבוהה בכ־230% מעוצמת הצבע שהושגה בשיטת צביעה רגילה בחימום. סוניקציה מתונה בעוצמה של 0.7 W/cm2 באמצעות UP400St בתנאי טמפרטורה מתונים של כ־30ºC הניבה תוצאות משופרות במידה ניכרת מבחינת עוצמת הצבע וחדירה עמוקה של הצבען לבד הכותנה.
ניתוח גודל החלקיקים של הצבען העלה כי הטיפול באולטרסאונד מפרק צברים ומפזר את מולקולות הצבען שעברו הידרוליזה במהלך הצביעה, ומסייע לצבען לחדור עמוק יותר לתוך הבד. במקביל, פני השטח של הסיבים ומורפולוגיית הסיבים נותרים ללא שינוי ושלמים לחלוטין לאחר הסוניקציה.
השפעת רמת ההספק האולטרסוני על תפוקת הצבע
(גרף ומחקר מאת Haddar ועמיתיו, 2015)
צביעה אולטרסונית לסוגים שונים של סיבים ובדים
טיפול באולטרסאונד הוא טכניקה יעילה אך מתונה לצביעת סיבים ובדים באמצעות חומרי צביעה כגון צבעים אורגניים ואי־אורגניים.
מחקרים וניסויים בקנה מידה של פיילוט בחנו בהצלחה את טכניקת הצביעה האולטרסונית בסוגים שונים של סיבים ובדים.
הטיפול באולטרסאונד שיפר את תהליך הצביעה של
- צמר
- משי
- אנגורה
- כותנה (אורגנית) ובדי כותנה סרוגים
- בדים סינתטיים, למשל ניילון, פוליאסטר ופוליאמיד
- סיבים טבעיים, למשל קנבוס ובמבוק
- בדים תאיתיים
ניתוח SEM מראה שצביעה בסיוע אולטרסאונד אינה משפיעה על מבנה פני השטח של סיבים (לרבות ננו־סיבים).
מכשירי אולטרסאונד עתירי ביצועים לצביעת סיבים ובדים
Hielscher Ultrasonics היא השותפה שלכם בעלת הניסיון רב השנים בעיבוד אולטרסוני עתיר ביצועים. אנו מציעים את מלוא מגוון המכשירים, ממכשירי אולטרסאונד מעבדתיים ושולחניים למחקר, לבדיקות היתכנות ולאופטימיזציה של תהליכים, ועד למעבדים אולטרסוניים תעשייתיים מלאים לעיבוד נפחים גדולים. לצביעה אולטרסונית של מוצרי טקסטיל ובדים, Hielscher מציעה פתרונות שונים בהתאם לסיב או למוצר הטקסטיל ולצבען.
מערכת צביעה אולטרסונית עם מכשיר אולטרסאונד בהספק 2kW
המעבדים האולטרסוניים התעשייתיים של Hielscher Ultrasonics יכולים לספק אמפליטודות מתונות מאוד עד גבוהות מאוד. המכשירים מיועדים ליישומים תובעניים, וניתן להפעילם בקלות ברציפות באמפליטודות של עד 200µm בפעולה 24/7. לאמפליטודות גבוהות אף יותר זמינות סונוטרודות אולטרסוניות המותאמות אישית. העמידות של הציוד האולטרסוני של Hielscher מאפשרת פעולה 24/7 תחת עומס כבד ובסביבות תובעניות.
לקוחותינו מרוצים מהעמידות והאמינות יוצאות הדופן של מערכות Hielscher Ultrasonic. התקנתן ביישומים תובעניים, בסביבות תובעניות ובתנאי פעולה 24/7 מבטיחה עיבוד יעיל וחסכוני. הגברת יעילות התהליך באמצעות אולטרסאונד מקצרת את זמן העיבוד ומשיגה תוצאות טובות יותר, כלומר איכות גבוהה יותר, תפוקות גבוהות יותר ומוצרים חדשניים.
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
ספרות ומקורות
- Akalın M., Merdan N., Kocak D., et al. (2004): Effects of ultrasonic energy on the wash fastness of reactive dyes. Ultrasonics 2004; 42: 161-164.
- Atav R., Yurdakul A. (2016): Ultrasonic Assisted Dyeing of Angora Fibre. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2016; 24, 5(119): 137-142.
- Nadeeka D. Tissera, Ruchira N. Wijesena, K.M. Nalin de Silva (2016): Ultrasound energy to accelerate dye uptake and dye–fiber interaction of reactive dye on knitted cotton fabric at low temperatures. Ultrasonics Sonochemistry 29, 2016. 270–278.
- Wafa Haddar; Noureddine Baaka; Nizar Meksi; Manel Ben Ticha; Ahlème Guesmi; M. Farouk Mhenni (2015): Use of Ultrasonic Energy for Enhancing the Dyeing Performances of Polyamide Fibers with Olive Vegetable Water. Fibers and Polymers 2015, Vol.16, No.7. 1506 -1511.
עובדות שכדאי לדעת
צבעים לבדים
צבעים לבדים (גם צבעים לטקסטיל) הם חומרים נוזליים המשמשים לצביעת חומרי טקסטיל כגון סיבים, חוטים ובדים, במטרה להשיג צבע בעל העמידות הרצויה. הצבעים חודרים לתוך הבד ומשנים אותו מבחינה כימית, וכך מתקבלת צביעה קבועה.
בדרך כלל, סיבים אקריליים נצבעים בצבעים בסיסיים, ואילו ניילון וסיבים חלבוניים כגון צמר ומשי מטופלים בצבעים חומציים, ולחוטי פוליאסטר משתמשים בצבעי דיספרסיה. ניתן לצבוע כותנה בסוגים שונים של צבעים, לרבות צבעי יורה וצבעים סינתטיים מודרניים ריאקטיביים וישירים.
צבעים ריאקטיביים הם סוג הצבע החשוב ביותר לסיבי תאית כגון כותנה וויסקוזה, אך חשיבותם הולכת וגדלה גם לצמר ולפוליאמיד. הודות למגוון הרחב של סוגי הצבעים הריאקטיביים, ניתן להשתמש בהם בטכניקות צביעה רבות. ניתן להבחין בין שני סוגים עיקריים של צבעים ריאקטיביים: חמים (צבעי מונוכלורוטריאזין) וקרים (צבעי דיכלורוטריאזין). השימוש בצבעים ריאקטיביים קרים מאפשר לבצע תהליכי צביעה בטמפרטורת החדר, מכיוון שצבעים מהסוג הקר תגובתיים יותר בשל נוכחותם של שני אטומי כלור.
צבעים ריאקטיביים ידועים בקיבוע צבען לקוי. בעיית קיבוע הצבען מתרחשת במיוחד בצביעה באצוות של סיבי תאית, שבה בדרך כלל מוסיפים כמות משמעותית של מלח כדי לשפר את מיצוי הצבען מאמבט הצביעה אל הסיבים (ולכן גם את קיבוע הצבען).
צביעת סיבי תאית
בצביעת סיבי תאית בצבעים ריאקטיביים משתמשים בכימיקלים ובחומרי העזר הבאים:
- אלקלי (נתרן פחמתי, ביקרבונט וסודה קאוסטית)
- מלח (בעיקר נתרן כלורי ונתרן גופרתי)
- ניתן להוסיף אוריאה לתמיסת ההספגה בתהליכים רציפים
- ניתן להוסיף נתרן סיליקטי בשיטת ההספגה והשהייה באצווה בקור.
להלן רשימת צבעים עם שמות גנריים ומספרים לפי Colour Index International.
| שמות נפוצים | שמות נרדפים לפי C.I. | שם גנרי | מספר C.I. |
|---|---|---|---|
| כחול אלציאן 8GX | כחול אלציאן | כחול אינגריין | 74,240 |
| צהוב אלציאן GXS | כתום סודאן | צהוב אינגריין 1 | 12,840 |
| אליזרין | אדום מורדנט 11 | 58000 | |
| אדום אליזרין S | אדום מורדנט 3 | 58005 | |
| צהוב אליזרין GG | צהוב מורדנט 1 | 14025 | |
| צהוב אליזרין R | כתום מורדנט 1 | 14030 | |
| אזופלוקסין | אזוגרנין B | אדום חומצי 1 | 18,050 |
| חום ביסמרק R | חום וזובין | חום בסיסי 4 | 21,010 |
| חום ביסמרק Y | חום פנילן וזובין | חום בסיסי 1 | 21,000 |
| כחול קרזיל מבריק | כחול קרזיל BBS | צבע בסיסי | 51,010 |
| כריזואידין R | כתום בסיסי 1 | 11,320 | |
| כריזואידין Y | כתום בסיסי 2 | 11,270 | |
| אדום קונגו | אדום ישיר 28 | 22,120 | |
| סגול גבישי | סגול בסיסי 3 | 42,555 | |
| ירוק אתיל | 42,590 | ||
| פוקסין חומצי | סגול חומצי 19 | 42,685 | |
| סגול גנציאן | סגול בסיסי 1 | 42,535 | |
| ירוק יאנוס | צבע בסיסי | 11,050 | |
| צהוב ליסאמין עמיד | צהוב 2G | צהוב חומצי 17 | 18,965 |
| ירוק מלכיט | |||
| צהוב מרטיוס | צהוב חומצי 24 | 10,315 | |
| כחול מלדולה | כחול פנילן | כחול בסיסי 6 | 51,175 |
| צהוב מטניל | צהוב חומצי 36 | 13,065 | |
| מתיל כתום | כתום חומצי 52 | 13,025 | |
| מתיל אדום | אדום חומצי 2 | 13,020 | |
| שחור נפתלן 12B | שחור אמידו 10B | שחור חומצי 1 | 20,470 |
| ירוק נפתול B | ירוק חומצי 1 | 10,020 | |
| צהוב נפתול S | צהוב חומצי 1 | 10,316 | |
| כתום G | כתום חומצי 10 | 16,230 | |
| פורפורין | ורנטין | ||
| ורוד בנגל | אדום חומצי 94 | 45,440 | |
| סודאן II | כתום מסיס בממס 7 | 12,140 | |
| צהוב טיטאן | צהוב ישיר 9 | 19,540 | |
| טרופאולין O | כתום סולפו | כתום חומצי 6 | 14,270 |
| טרופאולין OO | כתום חומצי 5 | 13,080 | |
| טרופאולין OOO | כתום II | כתום חומצי 7 | 15,510 |
| כחול ויקטוריה 4R | כחול בסיסי 8 | 42,563 | |
| כחול ויקטוריה B | כחול בסיסי 26 | 44,045 | |
| כחול ויקטוריה R | כחול בסיסי 11 | 44,040 | |
| קסילן ציאנול FF | כחול חומצי 147 | 42,135 |