Usprawnione barwienie włókien tekstylnych za pomocą ultradźwięków

Barwienie włókien i tkanin wspomagane ultradźwiękami poprawia wnikanie barwnika w pory włókien i znacznie zwiększa intensywność oraz trwałość wybarwienia. Barwienie ultradźwiękowe jest szybkim procesem, który można prowadzić w łagodnych warunkach i niskich temperaturach. Struktura włókien materiałów takich jak tkaniny i tekstylia nie ulega uszkodzeniu podczas sonikacji i pozostaje nienaruszona. Ultradźwięki intensyfikują proces barwienia, zapewniając lepsze rezultaty kolorystyczne i szybki przebieg procesu.

Ultradźwiękowe barwienie wełny: sonikacja znacznie poprawia intensywność wybarwienia i wnikanie barwnika we włókna.

Barwienie ultradźwiękowe zapewniające większą intensywność, trwałość i jakość wybarwienia

Oddziaływanie ultradźwięków podczas barwienia

Zwilżanie i przenoszenie masy: Kawitacja ultradźwiękowa i mikroprzepływy poprawiają wnikanie barwnika w pory włókien i przędzy tworzących materiał. Kawitacja ultradźwiękowa przyspiesza dyfuzję barwnika wewnątrz włókna poprzez perforację jego zewnętrznej warstwy, dzięki czemu barwnik może wnikać w pory włókna. Jednocześnie sonikacja przyspiesza reakcję chemiczną między barwnikiem a włóknem.
Dyspergowanie: Sonikacja rozbija krople, aglomeraty i agregaty, tworząc jednorodną dyspersję w barwniku.
Odgazowanie: Fale ultradźwiękowe uwalniają rozpuszczone lub uwięzione cząsteczki gazu z włókna do cieczy, aby gaz mógł ulegać kawitacji, ułatwiając tym samym kontakt barwnika z włóknem i wnikanie barwnika w celu szybkiego i całkowitego wybarwienia włókna.
Tissera i in. (2016) wykazali, że sonikacja pozwala uzyskać dobrą intensywność wybarwienia tkaniny bawełnianej w bardzo niskiej temperaturze, takiej jak 30ºC; intensywność ta była o około 230% większa niż uzyskana przy zastosowaniu zwykłej metody barwienia z ogrzewaniem. Łagodna sonikacja o natężeniu 0,7 W/cm² z użyciem UP400St w łagodnych warunkach temperaturowych, przy około 30ºC, przyniosła znacznie lepsze rezultaty pod względem intensywności wybarwienia i głębokiego wnikania barwnika w tkaninę bawełnianą.
Analiza wielkości cząstek barwnika wykazała, że ultradźwięki powodują deaglomerację i dyspergowanie zhydrolizowanych cząsteczek barwnika podczas barwienia oraz ułatwiają głębsze wnikanie barwnika w tkaninę. Jednocześnie powierzchnia i morfologia włókien pozostają po sonikacji niezmienione i całkowicie nienaruszone.

Wpływ poziomu mocy ultradźwięków na wydajność wybarwienia
(Wykres i badanie: Haddar i in. 2015)

Barwienie ultradźwiękowe różnych rodzajów włókien i tkanin

Ultradźwięki stanowią skuteczną, a zarazem łagodną technikę barwienia włókien i tkanin substancjami barwiącymi, takimi jak barwniki organiczne i nieorganiczne.
W badaniach naukowych i pilotażowych z powodzeniem przetestowano technikę barwienia ultradźwiękowego dla różnych rodzajów włókien i tkanin.
Ultradźwięki usprawniły proces barwienia

• wełny
• jedwabiu
• angory
• bawełny (ekologicznej) i dzianin bawełnianych
• tkanin syntetycznych, np. nylonowych, poliestrowych, poliamidowych
• włókien naturalnych, np. konopnych, bambusowych
• tkanin celulozowych

Analiza SEM wykazuje, że barwienie wspomagane ultradźwiękami nie wpływa na strukturę powierzchni (nano-)włókien.

Sonikatory o wysokiej wydajności do barwienia włókien i tkanin

Hielscher Ultrasonics to partner z wieloletnim doświadczeniem w dziedzinie wysokowydajnego przetwarzania ultradźwiękowego. Oferujemy pełną gamę urządzeń – od sonikatorów laboratoryjnych i stołowych do badań, testów wykonalności i optymalizacji procesów po w pełni przemysłowe procesory ultradźwiękowe do przetwarzania dużych objętości. Do ultradźwiękowego barwienia tekstyliów i tkanin Hielscher oferuje różne rozwiązania w zależności od włókna lub materiału tekstylnego oraz barwnika.

Ultradźwiękowy system barwienia z sonikatorem 2kW

Przemysłowe procesory ultradźwiękowe Hielscher Ultrasonics mogą zapewniać amplitudy od bardzo małych do bardzo dużych. Urządzenia zaprojektowano do zastosowań wymagających intensywnej eksploatacji, a amplitudy do 200µm można z łatwością utrzymywać w ciągłej pracy 24/7. Dostępne są sonotrody ultradźwiękowe wykonywane na zamówienie, umożliwiające uzyskanie jeszcze większych amplitud. Wytrzymałość urządzeń ultradźwiękowych Hielscher pozwala na pracę 24/7 pod dużym obciążeniem i w wymagających warunkach.
Nasi klienci są zadowoleni z wyjątkowej wytrzymałości i niezawodności systemów Hielscher Ultrasonic. Instalacja w zastosowaniach wymagających intensywnej eksploatacji, w wymagających warunkach i do pracy 24/7 zapewnia wydajne i ekonomiczne przetwarzanie. Ultradźwiękowa intensyfikacja procesu skraca czas przetwarzania i pozwala uzyskać lepsze rezultaty, tj. wyższą jakość, większe uzyski i innowacyjne produkty.