Stampa di pigmenti tessili: chimica dei leganti

Nanjiba Nur

Questo articolo descrive la chimica dei leganti e la loro azione nella stampa a pigmenti di tessuti di cotone. La stampa di materiali tessili è probabilmente meglio descritta come un'arte industriale, con una lunga storia e un futuro assicurato. La stampa su tessuto è il più versatile e importante dei metodi utilizzati per introdurre colore e disegno sui tessuti. Nella stampa a pigmento, i pigmenti insolubili, che non hanno affinità per le fibre, vengono fissati sulle fibre con agenti leganti o leganti. Nella stampa tessile, i coloranti o il pigmento vengono trasferiti al tessuto mediante paste da stampa. I leganti sono il meccanismo utilizzato per mantenere il colore sul tessuto quando si utilizzano pigmenti per la stampa di tessuti. La scelta dei leganti dipenderà sempre dai requisiti finali di solidità nonché dai requisiti di costo del processo. Questa rassegna cartacea dà maggiore enfasi alla necessità e alle funzioni del legante nella stampa a pigmento e anche alla chimica dei leganti e alla sua azione nel fissare il pigmento sul substrato tessile.

Cos'è Binder?

I leganti sono prodotti chimici che legano i pigmenti con le fibre cellulosiche nella stampa di pigmenti tessili. Quasi tutti i leganti utilizzati nella stampa di pigmenti tessili sono prodotti di polimerizzazione per addizione. Si tratta di una sostanza filmogena costituita da macromolecole a lunga catena che, applicate al tessuto insieme al pigmento, producono un reticolo tridimensionale. Allo scopo sono stati sviluppati anche diversi leganti, che alla fine hanno portato all'uso di emulsioni acqua-in-olio e olio-in-acqua. Ciò ha notevolmente accelerato l'uso dei pigmenti nella stampa tessile e quindi i pigmenti sono diventati i principali materiali coloranti utilizzati nelle stampe.

Stampa a pigmenti

Attualmente, la stampa a pigmenti è forse la tecnica più comunemente e ampiamente utilizzata per la stampa di tessuti. Nella stampa a pigmenti, pigmenti insolubili, che non hanno affinità per la fibra e fissati sul tessuto con agenti leganti nel disegno richiesto. Questa descrizione è forse troppo semplificata, ma ovviamente distingue i pigmenti dai coloranti che vengono assorbiti nella fibra e fissati come risultato di reazioni specifiche del colorante. La pasta da stampa è il principale costituente della stampa che consente la formazione dei motivi predefiniti. La pasta da stampa per la stampa a pigmenti contiene generalmente pigmenti, emulsionanti, leganti, ammorbidenti, addensanti, agenti antischiuma e agenti reticolanti.

Tuttavia, la stampa a pigmenti presenta alcuni problemi: polimerizzazione a temperature relativamente elevate, mano rigida e scarsa solidità allo sporco dei prodotti stampati. Questi svantaggi sono legati al legante utilizzato. Pertanto, per migliorare la qualità dei pigmenti, è necessario migliorare le proprietà complessive dei leganti. I metodi per abbassare la temperatura di polimerizzazione hanno ricevuto la massima attenzione perché il processo di polimerizzazione ad alta temperatura non solo spreca energia, ma corre anche il rischio di distruggere substrati che non possono sopportare processi ad alta temperatura.

Classificazione del raccoglitore e sua funzione

In generale i leganti per la stampa tessile sono classificati in due come reattivi e non reattivi. I leganti non reattivi non contengono gruppi reattivi. A causa dell'assenza di gruppi reattivi, non si auto-reticolano durante la fissazione o l'indurimento. Pertanto è necessaria l'aggiunta di un agente di fissaggio per formare un film legante stabile sui substrati. I leganti reattivi contengono gruppi reattivi solitamente dalla copolimerizzazione con monomeri come N-metil acrilammide o composti simili. Questi leganti sono in grado di auto-reticolare e formano un film stabile durante il fissaggio.

I leganti vengono generalmente aggiunti alla pasta da stampa per:

• Rivestire il pigmento e consentire la stampa di dispersioni molto fini,

• Proteggere il pigmento da abrasioni meccaniche,

• Fissare il pigmento alle fibre e

Qualità essenziali dei leganti

Il legante utilizzato nella stampa a pigmenti deve avere determinate qualità. Il legante non deve coagularsi a causa delle forze di taglio operanti durante la stampa. Se avviene la coagulazione, durante la stampa vera e propria si verifica l'intasamento del retino e il blocco delle incisioni dei rulli di stampa. Il film legante deve essere chiaro, di spessore uniforme, liscio, né troppo duro né molle. Dovrebbe essere di natura elastica, dovrebbe avere una buona adesione al supporto senza essere appiccicoso. Dovrebbe avere una buona resistenza alle sollecitazioni chimiche e meccaniche e dovrebbe essere facilmente rimovibile dalle incisioni dei rulli di stampa, dei telai, dei dorsi grigi e dei caucciù. Tra queste proprietà, una può essere migliorata a scapito di altre. I buoni leganti devono essere composti incolori e inodori che si disperdono facilmente e uniformemente nelle paste di stampa senza influire negativamente sulla viscosità e si rimuovono facilmente dalle apparecchiature di stampa, come schermi e rulli. I leganti devono formare pellicole flessibili che incapsulano le particelle di pigmento e aderiscono ai tessuti senza rigonfiarsi durante il lavaggio e il lavaggio a secco.

I leganti tessili sono necessari per formare una matrice per intrappolare la particella di pigmento e devono essere stabili alle forze esterne che tenderebbero a rimuovere il pigmento dal substrato tessile, come il lavaggio o lo sfregamento. Un legante deve prestarsi all'applicazione e avere altre caratteristiche per esaltare l'effetto colorante del pigmento. Poiché la colorazione del pigmento è un effetto additivo al substrato, i componenti di questa aggiunta tenderanno a modificare la mano del substrato del tessuto.

Fatti sui leganti per stampa a pigmenti

La maggior parte dei leganti per la stampa di pigmenti sul mercato sono copolimeri di macromolecole formati da processi di polimerizzazione in emulsione da monomeri a base vinilica. Contengono sezioni idrofile, che le rendono disperdibili nelle formulazioni di paste da stampa e gruppi funzionali a catena laterale, alcuni dei quali sono in grado di formare pellicole mediante reazioni di reticolazione. La reticolazione è la "colla" che dà struttura ai film leganti che incapsulano ed ecco i pigmenti ai tessuti. I gruppi funzionali che di solito non formano reticolazioni sono i gruppi metile, etile e butilacrilato, acrilonitrile, stirene ed etile, mentre i gruppi che reagiscono per formare reticolazioni sono acrilammide, metilolacrilammide, ossidrile etilacrilato, acido acrilico, acido metacrilico e acido fumarico. Molti di questi gruppi sono idrofobi e aiutano a prevenire il rigonfiamento della pasta di stampa in acqua.

È stato studiato l'uso del glutine di frumento modificato chimicamente come legante nelle paste per stampa di pigmenti per tessuti affinché le proprietà prestazionali necessarie nei leganti per stampa di pigmenti tessili per applicazioni di abbigliamento e interni potessero essere raggiunte con metodi economici di modifica chimica. Questo studio ha migliorato la solubilità in soluzioni alcaline e le proprietà tecniche risultanti dalla modificazione chimica del glutine per i leganti di carta. Il glutine di frumento è composto da due proteine ​​insolubili in acqua presenti nella farina di frumento, glutenina e gliadina. Le molecole di glutine hanno configurazioni lineari e il potenziale per formare disolfuro e altri legami incrociati. La gliadina è costituita da piccole molecole globulari, è morbida e ha buone proprietà adesive.

Le proprietà di solidità al crocking del tessuto stampato con pigmenti sono inferiori alla solidità al crocking del tessuto stampato reattivo, a causa dell'insolubilità dei pigmenti. Tuttavia, la solidità al crocking può essere migliorata selezionando il legante appropriato. ha studiato che alcuni nuovi oligomeri acquosi (leganti) preparati di poliuretano acrilato a base di polietilenglicole o glicerolo etossilato-co-propossilato aventi zero composti organici volatili possono essere utilizzati in modo sicuro per la preparazione della pasta da stampa per la stampa serigrafica di tutti i tipi di tessuti tessili utilizzando coloranti pigmentati . Si ottiene la massima intensità del colore (K/S) e le proprietà di solidità variano da buone a eccellenti per campioni stampati utilizzando poliuretano acrilato a base di glicerolo etossilato copropossilato, questo è vero indipendentemente dal tipo di tessuto stampato. Il K/S più basso si ottiene in caso di utilizzo di Ebecryl 2002 come legante commerciale. Il legante di PUA basato su PEG2000 fornisce K/S migliore del legante di PUA basato su PEG1000 più 2000 per tutti i tipi di tessuti stampati, a meno che nel caso della lana stampata non sia vero il contrario.

Ancora una volta, la resistenza allo sfregamento del tessuto in poliestere dipende dall'elasticità del legante, dall'adesione sui materiali tessili e dalla dispersione irregolare del pigmento nella pasta da stampa. Il legante era ben disperso e aveva la stessa elasticità; questi risultati hanno indicato che il trattamento al plasma ha migliorato l'adesione dei tessuti alla pasta da stampa e anche al legante. I risultati della solidità allo sfregamento possono essere attribuiti alla migliore resistenza del film legante dei tessuti trattati al plasma rispetto ai tessuti non trattati. Dopo il trattamento al plasma, la quantità di legame tra legante e fibre e la resistenza dei legami chimici sono aumentate a causa dell'aumento dei gruppi polari.

Nella fissazione del pigmento ai tessuti utilizzando leganti; Nell'industria tessile vengono utilizzate le tecnologie UV e di polimerizzazione a radiazione, a causa del basso consumo energetico, del breve periodo di avvio, della polimerizzazione rapida e affidabile, del basso inquinamento ambientale, della polimerizzazione a temperatura ambiente, del risparmio di spazio, ecc.

Azione del legante nella fissazione del pigmento

La differenza tra i processi di tintura e la pigmentazione è che i tessuti colorati con pigmenti richiedono una procedura di polimerizzazione. Poiché i pigmenti non hanno affinità con i tessuti. La fissazione dei pigmenti sui tessuti si basa su leganti che richiedono un processo di polimerizzazione per trattenere i pigmenti su un tessuto. L'indurimento convenzionale è un processo termico in cui i tessuti colorati con pigmenti devono essere asciugati e quindi induriti con il calore per convertire la base organica morbida (monomero e/o oligomero) in un polimero tenace. La polimerizzazione UV è un'alternativa al processo termico. Le formulazioni di resine a polimerizzazione UV contengono oligomeri, monomeri e fotoiniziatori. Questi componenti possono essere polimerizzati (induriti) dal meccanismo dei radicali liberi utilizzando un fotoiniziatore che innesca una reazione di polimerizzazione quasi istantanea all'esposizione alla luce UV. Così l'indurimento UV produce una rete completamente polimerizzata in pochi secondi ed è più veloce dell'indurimento termico. È stata studiata la polimerizzazione UV per la stampa a pigmenti. I problemi associati al processo includono una bassa solidità al crock, una mano del tessuto rigida e una bassa efficienza di polimerizzazione della resina quando sono coinvolti i pigmenti. La stampa con pigmento disperso in composizioni liquide induribili con radiazioni e l'indurimento con raggi ultravioletti elimina la fase di asciugatura e riduce notevolmente l'energia richiesta per l'indurimento. Le elevate velocità di polimerizzazione, le elevate densità di reticolazione e l'assenza di solventi organici hanno reso la polimerizzazione UV una tecnologia consolidata per tutti i tipi di applicazioni di rivestimento e inchiostro.

Oggi sono disponibili numerosi monomeri e oligomeri induribili ai raggi UV come polietere, poliestere, resina epossidica, poliacrilato e uretano acrilati. Scegliendo le materie prime, vale a dire oligomeri come leganti e monomeri associati, e fotoiniziatori, le proprietà del film come durezza, flessibilità, resistenza e adesione possono essere controllate in modo molto flessibile. Le proprietà di solidità delle stampe dipendono dal tipo di legante utilizzato e dal tipo di tessuto tessile selezionato. Sia la concentrazione che il tipo di leganti influenzano l'intensità del colore delle stampe polimerizzate con UV.

Riferimenti principali:

• Il ruolo dei leganti e la sua chimica nella stampa di pigmenti tessili, Journal of Textile Science & Engineering

• La teoria della colorazione dei tessuti." Società di tintori e coloristi

Lo sviluppo della stampa a pigmenti negli ultimi 50 anni". Rassegna dei progressi nella colorazione e argomenti correlati