การพิมพ์เม็ดสีสิ่งทอ: เคมีของสารยึดเกาะ

นานจิบานูร์

บทความนี้จะอธิบายเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีของสารยึดเกาะและการทำงานของสารประสานในการพิมพ์เม็ดสีของสิ่งทอผ้าฝ้าย การพิมพ์วัสดุสิ่งทอน่าจะอธิบายได้ดีที่สุดว่าเป็นศิลปะอุตสาหกรรม ซึ่งมีประวัติศาสตร์อันยาวนานและอนาคตที่แน่นอน การพิมพ์สิ่งทอเป็นวิธีที่หลากหลายและสำคัญที่สุดในการแนะนำสีและการออกแบบให้กับผ้าสิ่งทอ ในการพิมพ์เม็ดสี เม็ดสีที่ไม่ละลายน้ำซึ่งไม่มีความสัมพันธ์กันกับเส้นใยจะถูกตรึงไว้กับเส้นใยด้วยสารยึดเกาะหรือสารยึดเกาะ ในการพิมพ์สิ่งทอ สีย้อมหรือรงควัตถุจะถูกถ่ายโอนไปยังผ้าสิ่งทอโดยการพิมพ์เพสต์ สารยึดเกาะเป็นกลไกที่ใช้ในการรักษาสีบนผ้าเมื่อใช้เม็ดสีสำหรับการพิมพ์สิ่งทอ ทางเลือกของสารยึดเกาะจะขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านความคงทนขั้นสุดท้ายเสมอ เช่นเดียวกับข้อกำหนดด้านต้นทุนของกระบวนการ การตรวจทานเอกสารนี้ให้ความสำคัญกับความต้องการและหน้าที่ของสารยึดเกาะในการพิมพ์เม็ดสี รวมถึงคุณสมบัติทางเคมีของสารยึดเกาะและการทำงานของสารประสานในการตรึงเม็ดสีลงบนพื้นผิวสิ่งทอ

สารยึดเกาะคืออะไร?

สารยึดเกาะเป็นผลิตภัณฑ์เคมีที่จับเม็ดสีกับเส้นใยเซลลูโลสในการพิมพ์เม็ดสีสิ่งทอ สารยึดเกาะเกือบทั้งหมดที่ใช้ในการพิมพ์เม็ดสีสิ่งทอเป็นผลิตภัณฑ์โพลีเมอไรเซชันเพิ่มเติม เป็นสารขึ้นรูปฟิล์มที่ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่แบบสายยาว ซึ่งเมื่อนำไปใช้กับสิ่งทอร่วมกับเม็ดสี จะทำให้เกิดเครือข่ายสามมิติ นอกจากนี้ สารยึดเกาะต่างๆ ยังได้รับการพัฒนาตามวัตถุประสงค์ ส่งผลให้มีการใช้อิมัลชันแบบน้ำในน้ำมันและอิมัลชันแบบน้ำมันในน้ำในที่สุด สิ่งนี้เร่งการใช้เม็ดสีอย่างมากในการพิมพ์สิ่งทอ จากนั้นเม็ดสีก็กลายเป็นสีหลักที่ใช้ในการพิมพ์

การพิมพ์เม็ดสี

ปัจจุบัน การพิมพ์ด้วยสีอาจเป็นเทคนิคที่ใช้บ่อยที่สุดและกว้างขวางสำหรับการพิมพ์สิ่งทอ ในการพิมพ์เม็ดสี เม็ดสีที่ไม่ละลายน้ำซึ่งไม่มีความสัมพันธ์กันกับเส้นใยและยึดติดกับสิ่งทอด้วยสารยึดเกาะในรูปแบบที่ต้องการ คำอธิบายนี้อาจดูเรียบง่ายเกินไป แต่เห็นได้ชัดว่าทำให้เม็ดสีแยกจากสีย้อมที่ดูดซึมเข้าสู่เส้นใยและตรึงไว้ที่นั่นอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเฉพาะของสีย้อม แป้งสำหรับพิมพ์เป็นองค์ประกอบหลักของการพิมพ์ซึ่งทำให้เกิดรูปแบบที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เพสต์การพิมพ์สำหรับการพิมพ์เม็ดสีโดยทั่วไปประกอบด้วยเม็ดสี อิมัลซิไฟเออร์ สารยึดเกาะ สารทำให้นุ่ม สารเพิ่มความข้น สารป้องกันการเกิดฟอง และสารเชื่อมขวาง

อย่างไรก็ตาม การพิมพ์เม็ดสีมีปัญหาเล็กน้อย - การรักษาที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง มือแข็ง และความคงทนของหม้อต่ำของสินค้าพิมพ์ ข้อเสียเหล่านี้เกี่ยวข้องกับสารยึดเกาะที่ใช้ ดังนั้น เพื่อปรับปรุงคุณภาพของสินค้าเม็ดสี จำเป็นต้องปรับปรุงคุณสมบัติโดยรวมของสารยึดเกาะ วิธีการลดอุณหภูมิการบ่มได้รับความสนใจมากที่สุด เนื่องจากกระบวนการบ่มด้วยอุณหภูมิสูงไม่เพียงแต่ทำให้สิ้นเปลืองพลังงาน แต่ยังเสี่ยงต่อการทำลายพื้นผิวที่ไม่สามารถทนต่อกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูงได้

การจำแนกประเภทสารยึดเกาะและหน้าที่ของมัน

โดยทั่วไปสารยึดเกาะสำหรับการพิมพ์สิ่งทอจะแบ่งออกเป็นสองประเภทคือแบบทำปฏิกิริยาและไม่ทำปฏิกิริยา สารยึดเกาะที่ไม่ทำปฏิกิริยาไม่มีกลุ่มที่ไวต่อปฏิกิริยา เนื่องจากไม่มีกลุ่มที่ไวต่อปฏิกิริยา พวกเขาจึงไม่ทำการเชื่อมขวางระหว่างการตรึงหรือการบ่ม ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเติมสารยึดเกาะเพื่อสร้างฟิล์มยึดเกาะที่มั่นคงบนพื้นผิว สารยึดเกาะที่ไวต่อปฏิกิริยาประกอบด้วยหมู่ที่ไวต่อปฏิกิริยาซึ่งมักจะมาจากโคพอลิเมอไรเซชันกับมอนอเมอร์ เช่น N-เมทิลอะคริลาไมด์หรือสารประกอบที่คล้ายคลึงกัน สารยึดเกาะเหล่านี้สามารถเชื่อมขวางได้เองและสร้างฟิล์มที่เสถียรระหว่างการตรึง

โดยทั่วไปแล้วสารยึดเกาะจะถูกเพิ่มลงในการวางการพิมพ์เพื่อ:

• เคลือบเม็ดสีและช่วยให้การพิมพ์มีการกระจายตัวที่ละเอียดมาก

• ปกป้องเม็ดสีจากการขัดถูทางกล

• ยึดเม็ดสีเข้ากับเส้นใยและ

คุณสมบัติสำคัญของสารยึดเกาะ

สารยึดเกาะที่ใช้ในการพิมพ์สีต้องมีคุณสมบัติบางอย่าง สารยึดเกาะไม่ควรจับตัวเป็นก้อนเนื่องจากแรงเฉือนระหว่างการพิมพ์ หากการจับตัวเป็นก้อนทำให้เกิดการอุดตันของหน้าจอและการปิดกั้นการแกะสลักของลูกกลิ้งพิมพ์เกิดขึ้นระหว่างการพิมพ์จริง ฟิล์มประสานต้องใส มีความหนาสม่ำเสมอ เรียบ ไม่แข็งไม่อ่อนเกินไป ควรมีความยืดหยุ่นโดยธรรมชาติ ควรยึดเกาะกับพื้นผิวได้ดีโดยไม่เหนียวเหนอะหนะ ควรมีความทนทานต่อความเครียดทางเคมีและเชิงกลได้ดี และควรถอดออกได้ง่ายจากรอยสลักของลูกกลิ้งพิมพ์ ตะแกรง แผ่นหลังสีเทา และผ้าห่ม ในคุณสมบัติเหล่านี้ หนึ่งสามารถปรับปรุงได้ในราคาของผู้อื่น สารยึดเกาะที่ดีต้องเป็นสารประกอบที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ซึ่งสามารถกระจายตัวได้ง่ายและราบรื่นในแป้งพิมพ์โดยไม่ส่งผลเสียต่อความหนืด และสามารถถอดออกจากอุปกรณ์การพิมพ์ได้ง่าย เช่น ตะแกรงและลูกกลิ้ง สารยึดเกาะควรสร้างฟิล์มที่ยืดหยุ่นซึ่งห่อหุ้มอนุภาคเม็ดสีและยึดติดกับเนื้อผ้าโดยไม่บวมระหว่างการซักและซักแห้ง

สารยึดเกาะสิ่งทอจำเป็นในการสร้างเมทริกซ์เพื่อดักจับอนุภาคของเม็ดสี และต้องมีความเสถียรต่อแรงภายนอกที่มีแนวโน้มที่จะทำให้เม็ดสีหลุดออกจากพื้นผิวสิ่งทอ เช่น การซักหรือการถู สารยึดเกาะต้องยืมตัวเองไปใช้และมีคุณสมบัติอื่น ๆ เพื่อเพิ่มเอฟเฟกต์สีของเม็ดสี เนื่องจากการใส่สีแบบเม็ดสีเป็นผลเสริมต่อซับสเตรต ส่วนประกอบของการเติมนี้จะมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนความรู้สึกของซับสเตรตของผ้า

ข้อเท็จจริงของสารยึดเกาะการพิมพ์เม็ดสี

สารยึดเกาะสำหรับการพิมพ์ด้วยเม็ดสีส่วนใหญ่ในตลาดคือโคโพลิเมอร์โมเลกุลขนาดใหญ่ซึ่งเกิดจากกระบวนการอิมัลชันโพลิเมอไรเซชันจากโมโนเมอร์ที่เป็นไวนิล ประกอบด้วยส่วนที่ชอบน้ำ ซึ่งทำให้กระจายตัวได้ในสูตรแป้งสำหรับพิมพ์และกลุ่มฟังก์ชันโซ่ด้านข้าง ซึ่งบางส่วนสามารถสร้างฟิล์มได้โดยปฏิกิริยาการเชื่อมขวาง การเชื่อมขวางเป็น "กาว" ที่ให้โครงสร้างแก่ฟิล์มยึดเกาะซึ่งห่อหุ้มและให้เม็ดสีแก่เนื้อผ้า หมู่ฟังก์ชันซึ่งมักจะไม่ก่อให้เกิดการเชื่อมขวางคือเมทิล เอทิลและบิวทิลอะคริเลต อะคริโลไนไตรล์ สไตรีน และหมู่เอทิล ในขณะที่หมู่ที่ทำปฏิกิริยาเพื่อก่อให้เกิดการเชื่อมขวางคืออะคริลาไมด์ เมทิลโอลาไครลาไมด์ ไฮดรอกซิลเอทิลอะคริเลต กรดอะคริลิก กรดเมทอะคริลิก และ กรดฟูมาริก สารกลุ่มนี้หลายชนิดไม่ชอบน้ำและช่วยป้องกันการพองตัวของเนื้อพิมพ์ในน้ำ

การใช้กลูเตนจากข้าวสาลีดัดแปลงทางเคมีเป็นสารยึดเกาะในเม็ดสีพิมพ์เพสต์สำหรับสิ่งทอ ได้รับการตรวจสอบว่าคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่จำเป็นในสารประสานการพิมพ์เม็ดสีสิ่งทอสำหรับเครื่องแต่งกายและการตกแต่งภายในสามารถทำได้โดยวิธีการดัดแปลงทางเคมีที่ประหยัด การศึกษานี้ปรับปรุงการละลายในสารละลายอัลคาไลน์และคุณสมบัติทางเทคนิคที่เกิดจากการดัดแปลงทางเคมีของกลูเตนสำหรับสารยึดเกาะกระดาษ กลูเตนจากข้าวสาลีประกอบด้วยโปรตีนที่ไม่ละลายน้ำ 2 ชนิดที่พบในแป้งสาลี ได้แก่ กลูเตนินและกลิอาดิน โมเลกุลของกลูเตนินมีโครงแบบเชิงเส้นและมีโอกาสเกิดไดซัลไฟด์และสารเชื่อมขวางอื่นๆ Gliadin ประกอบด้วยโมเลกุลทรงกลมขนาดเล็ก อ่อนนุ่ม และมีคุณสมบัติยึดเกาะได้ดี

คุณสมบัติความคงทนต่อการแคร็กของผ้าที่พิมพ์ด้วยเม็ดสีจะน้อยกว่าความคงทนต่อการแคร็กของผ้าที่พิมพ์ด้วยปฏิกิริยา เนื่องจากเม็ดสีไม่ละลายน้ำ อย่างไรก็ตาม สามารถปรับปรุงความคงทนต่อการแคร็กได้โดยการเลือกวัสดุประสานที่เหมาะสม จากการศึกษาพบว่านวนิยายบางเล่มได้เตรียมโอลิโกเมอร์ที่เป็นน้ำ (สารยึดเกาะ) ของโพลียูรีเทนอะคริเลตโดยมีโพลีเอทิลีนไกลคอลหรือกลีเซอรอลอีทอกซีเลต-โค-โพรพีซีเลตที่มีสารอินทรีย์ระเหยง่ายเป็นศูนย์ สามารถนำมาใช้อย่างปลอดภัยสำหรับการเตรียมแป้งพิมพ์สำหรับการพิมพ์สกรีนของผ้าสิ่งทอทุกประเภทโดยใช้สีย้อมผ้า . ได้รับความเข้มของสีสูงสุด (K/S) และคุณสมบัติความคงทนอยู่ในช่วงระหว่างดีและดีเยี่ยมสำหรับตัวอย่างที่พิมพ์โดยใช้โพลียูรีเทนอะคริเลตซึ่งมีพื้นฐานจากกลีเซอรอลอีทอกซีเลตโคโพรพอกซีเลต นี่เป็นเรื่องจริงโดยไม่คำนึงถึงประเภทของผ้าพิมพ์ ค่า K/S ต่ำสุดจะได้รับในกรณีที่ใช้ Ebecryl 2002 เป็นสารยึดเกาะทางการค้า สารยึดเกาะของ PUA ที่ใช้ PEG2000 ให้ K/S ดีกว่าสารยึดเกาะของ PUA ที่ใช้ PEG1000 บวก 2000 สำหรับผ้าพิมพ์ทุกประเภท เว้นแต่ในกรณีของผ้าขนสัตว์พิมพ์ลาย ค่าผกผันจะเป็นจริง

อีกครั้ง ความคงทนต่อการถูของผ้าโพลีเอสเตอร์ขึ้นอยู่กับความยืดหยุ่นของสารยึดเกาะ การยึดเกาะบนวัสดุสิ่งทอ และการกระจายตัวของเม็ดสีที่ไม่สม่ำเสมอในเนื้อพิมพ์ สารยึดเกาะกระจายตัวได้ดีและมีความหยุ่นเท่ากัน ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่าการบำบัดด้วยพลาสมาช่วยเพิ่มการยึดเกาะของเนื้อผ้ากับแป้งพิมพ์และสารยึดเกาะ ผลลัพธ์ความคงทนต่อการถูสามารถเกิดจากความแข็งแรงของฟิล์มประสานที่ดีกว่าของผ้าที่ผ่านการบำบัดด้วยพลาสมามากกว่าผ้าที่ไม่ผ่านการบำบัด หลังการรักษาด้วยพลาสมา ปริมาณของการเชื่อมโยงระหว่างสารยึดเกาะกับเส้นใยและความต้านทานของพันธะเคมีเพิ่มขึ้นเนื่องจากกลุ่มโพลาร์ที่เพิ่มขึ้น

ในการตรึงเม็ดสีกับสิ่งทอโดยใช้สารยึดเกาะ UV และเทคโนโลยีการบ่มด้วยรังสีถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ เนื่องจากใช้พลังงานต่ำ ระยะเวลาเริ่มต้นสั้น การบ่มที่รวดเร็วและเชื่อถือได้ มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมต่ำ การบ่มที่อุณหภูมิห้อง ประหยัดพื้นที่ ฯลฯ

การกระทำของสารยึดเกาะในการตรึงเม็ดสี

ความแตกต่างระหว่างกระบวนการย้อมสีและการสร้างเม็ดสีคือสิ่งทอที่มีสีเป็นสีนั้นต้องการกระบวนการบ่ม เนื่องจากเม็ดสีไม่มีความสัมพันธ์กับสิ่งทอ การตรึงเม็ดสีบนสิ่งทออาศัยสารยึดเกาะที่ต้องใช้กระบวนการบ่มเพื่อยึดเม็ดสีไว้บนสิ่งทอ การบ่มแบบดั้งเดิมเป็นกระบวนการทางความร้อนซึ่งสิ่งทอที่มีสีเป็นเม็ดสีจะต้องถูกทำให้แห้ง จากนั้นจึงบ่มด้วยความร้อนเพื่อเปลี่ยนฐานอินทรีย์ที่อ่อนนุ่ม (มอนอเมอร์และ/หรือโอลิโกเมอร์) ให้เป็นโพลิเมอร์ที่เหนียว การบ่มด้วยรังสียูวีเป็นอีกทางเลือกหนึ่งนอกเหนือจากกระบวนการทางความร้อน สูตรเรซินบ่มด้วยรังสียูวีประกอบด้วยโอลิโกเมอร์ โมโนเมอร์ และตัวเริ่มต้นภาพถ่าย ส่วนประกอบเหล่านี้สามารถถูกโพลีเมอไรเซชัน (ชุบแข็ง) โดยกลไกอนุมูลอิสระโดยใช้ตัวเริ่มต้นภาพถ่าย ซึ่งกระตุ้นปฏิกิริยาการบ่มเกือบจะทันทีเมื่อสัมผัสกับแสงยูวี ดังนั้นการบ่มด้วยรังสียูวีจึงสร้างเครือข่ายโพลิเมอร์ได้อย่างสมบูรณ์ภายในไม่กี่วินาทีและเร็วกว่าการบ่มด้วยความร้อน มีการศึกษาการบ่ม UV สำหรับการพิมพ์เม็ดสี ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการนี้ ได้แก่ ความคงทนของหม้อต่ำ มือผ้าแข็ง และประสิทธิภาพการบ่มต่ำของเรซินเมื่อมีเม็ดสีเข้ามาเกี่ยวข้อง การพิมพ์ด้วยเม็ดสีที่กระจายตัวในองค์ประกอบของของเหลวที่สามารถรักษาด้วยรังสีและการบ่มด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตช่วยลดขั้นตอนการทำให้แห้ง และลดพลังงานที่จำเป็นสำหรับการบ่มลงอย่างมาก ความเร็วในการบ่มสูง ความหนาแน่นของการเชื่อมขวางสูง และการไม่มีตัวทำละลายอินทรีย์ทำให้การบ่มด้วยรังสียูวีเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการยอมรับอย่างดีสำหรับการเคลือบผิวและการใช้หมึกทุกชนิด

ปัจจุบันมีโมโนเมอร์และโอลิโกเมอร์ที่สามารถรักษาด้วยรังสี UV จำนวนมาก เช่น โพลิอีเทอร์ โพลีเอสเตอร์ อีพ็อกซี โพลีอะคริเลต และยูรีเทนอะคริเลต ด้วยการเลือกใช้วัตถุดิบ ได้แก่ โอลิโกเมอร์เป็นตัวประสานและโมโนเมอร์ที่มาพร้อมกัน และตัวเริ่มต้นภาพถ่าย คุณสมบัติของฟิล์ม เช่น ความแข็ง ความยืดหยุ่น ความต้านทาน และการยึดเกาะจะสามารถควบคุมได้อย่างยืดหยุ่นมาก คุณสมบัติความคงทนของงานพิมพ์ขึ้นอยู่กับชนิดของสารยึดเกาะที่ใช้และประเภทของผ้าทอที่เลือก ทั้งความเข้มข้นและชนิดของตัวประสานจะส่งผลต่อความเข้มของสีของงานพิมพ์ที่ผ่านการบ่มด้วยรังสียูวี

การอ้างอิงที่สำคัญ:

• บทบาทของสารยึดเกาะและเคมีในการพิมพ์รงควัตถุสิ่งทอ วารสารวิทยาศาสตร์สิ่งทอและวิศวกรรม

• ทฤษฎีสีของสิ่งทอ" สมาคมนักย้อมผ้าและนักสี

พัฒนาการของการพิมพ์สีในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา". ทบทวนความก้าวหน้าของการใช้สีและหัวข้อที่เกี่ยวข้อง