Cos'è la tintura in poliestere?

La tintura in poliestere è un processo complesso ma cruciale che sfrutta il colOe a fibre di poliestere, tessuti e indumenti. A causa della struttura chimica unica del poliestere, in particolare la sua natura altamente cristallina e idrofobica, presenta sfide distinte rispetA alle fibre naturali come il coAne o la lana. Il raGgiungimenA di una colorazione vibrante, durevole e coerente richiede coloranti specializzati e meAdi di tintura.

La natura delle sfide poliestere e di tintura

Il poliestere, principalmente il polietilene tereftalato (PET), è un polimero sintetico noto per la sua resistenza, resistenza alle rughe e un basso assorbimento di umidità. Queste proprietà, sebbene utili per le prestazioni, rendono difficile la tintura:

• Idrofobicità: Il poliestere manca dei gruppi reattivi presenti nelle fibre naturali che si legano facilmente ai coloranti solubili in acqua. Ciò significa che i metodi di tintura convenzionali spesso lottano per penetrare nella fibra.

• Alta cristallinità: La struttura molecolare strettamente imballata del poliestere limita lo spazio disponibile per far entrare e legarsi le molecole di colorante all'interno della fibra.

• Mancanza di siti ionici: A differenza delle fibre con idrossile accessibili o gruppi amminici, il poliestere non ha siti ionici intrinseci che possono formare forti legami con coloranti ionici.

Queste caratteristiche richiedono l'uso di specifiche classi di coloranti e condizioni di tintura ad alta energia.

Disperse coloranti: la scelta primaria

La stragrEe maggioranza della tintura in poliestere viene eseguita utilizzEo Disperse i coloranti . Questi coloranti sono non ionici, relativamente piccoli e hanno una bassa solubilità in acqua. Il loro meccanismo d'azione si basa sulla loro capacità di essere assorbito nella fibra di poliestere idrofobica attraverso un processo spesso descritto come "soluzione solida".

Ecco come funziona generalmente:

1. Dispersione: I coloranti dispersi sono finemente macinati e formulati con agenti dispersi per creare una dispersione acquosa stabile.

2. Assorbimento: All'aumentare della temperatura della tintura, l'energia cinetica delle molecole di tintura e le catene di poliestere aumenta. La struttura della fibra diventa più aperta, consentendo alle molecole di colorante di penetrare nelle regioni amorfe del poliestere.

3. Diffusione: Le molecole di tintura si diffondono dal bagno di tintura sulla superficie della fibra e poi all'interno della fibra.

4. Fissazione: Una volta all'interno della fibra, le molecole di colorante sono tenute in posizione da forze intermolecolari (forze di van der Waals e legame idrogeno), formando una soluzione solida all'interno della matrice di poliestere.

Metodi comuni di tintura in poliestere

Vengono impiegati diversi metodi per la tintura in poliestere, ciascuno ottimizzato per diverse forme di materiale e scale di produzione:

1. Tintura di scarico ad alta temperatura, ad alta pressione (HTHP)

Questo è il metodo più comune per le fibre di poliestere di tintura, i filati e i tessuti. A causa della temperatura di transizione in vetro elevato del poliestere ( $T_g$ ) e punto di fusione, sono necessarie alte temperature per gonfiare la fibra e facilitare la penetrazione della tintura.

• Processo: Il materiale è immerso in un bagno di tintura contenente coloranti disperdenti, agenti dispersi e altri ausiliari. Il bagno è riscaldato a temperature in genere tra $120^{\circ }\text{C}$ and $130^{\circ }\text{C}$ ( $248^{\circ }\text{F}$ and $266^{\circ }\text{F}$ ) sotto pressione per evitare l'ebollizione. Il tempo di tintura può variare da 30 a 90 minuti.

• Attrezzatura: Le macchine per tintura specializzate come macchine per tinte di jet, macchine per tinture per pacchetti e macchine per tintura a fascio sono usate per resistere all'alta temperatura e alla pressione.

• Vantaggi: Eccellente penetrazione della tintura, buona solidità del colore e idoneità per una vasta gamma di tonalità.

2. tintura per termosol (pad-asciutto-termosol)

Questo metodo di tintura continua viene utilizzato principalmente per miscele di poliestere-cotton e per grandi volumi di tessuti.

• Processo:

  1. Imbottitura: Il tessuto viene imbottito (impregnato) attraverso un liquore colorante contenente coloranti dispersi e un inibitore della migrazione.

  2. Essiccazione: Il tessuto viene quindi asciugato, spesso in un pre-astriere a infrarossi o asciugatrice a fumità calda, per rimuovere l'acqua.

  3. Termosoling: Il tessuto essiccato passa attraverso un forno ad aria calda (unità di termosol) a temperature molto elevate, in genere $190^{\circ }\text{C}$ to $220^{\circ }\text{C}$ ( $374^{\circ }\text{F}$ to $428^{\circ }\text{F}$ ), per 60-90 secondi. A queste temperature, i coloranti dispersi si diffondono rapidamente e fissano le fibre di poliestere.

  4. Lavaggio: Per le miscele, viene eseguito un successivo passaggio di lavaggio (spesso con coloranti reattivi per il cotone) per rimuovere i coloranti non fissati e colorare il componente cellulosico.

• Vantaggi: Alta produttività, processo continuo, buono per lunghe corse di tessuto.

3. Tintura del vettore

Questo metodo è meno comune ora ma è stato storicamente usato per tingere il poliestere a pressione atmosferica. I portatori sono sostanze chimiche organiche che gonfiano temporaneamente la fibra di poliestere, consentendo alle molecole di colorante di penetrare a temperature più basse (intorno $95^{\circ }\text{C}$ to $100^{\circ }\text{C}$ or $203^{\circ }\text{F}$ to $212^{\circ }\text{F}$ ).

• Carrier comuni: I benzeni bifenil, o-fenilfenolo e clorurati sono stati usati tradizionalmente, ma molti sono ora limitati a causa di problemi ambientali e di salute.

• Svantaggi: Odore residuo, riduzione della solidità della luce e problemi ambientali associati a sostanze chimiche del vettore.

Finitura e post-trattamento

Dopo il processo di tintura, diversi passaggi di finitura sono cruciali per ottenere la qualità del prodotto finale desiderata:

• Riducitura di riduzione: Questo è un passo vitale, soprattutto per le tonalità scure, per rimuovere coloranti dispersi non fissati o aderenti alla superficie. Implica il trattamento del materiale tinto con un agente riducente (ad esempio idrosolfito di sodio) e un alcali ad alte temperature. Questo migliora la solidità dello sfregamento (coccole) e lavare la solidità.

• Lavaggio: È necessario un lavaggio approfondito per rimuovere tutti i prodotti chimici residui e i coloranti non fissati.

• Essiccazione: Il materiale è essiccato.

• Impostazione di calore (per tessuti): Questo processo stabilizza le dimensioni del tessuto, migliora la resistenza alle rughe e migliora la solidità del colorante consolidando ulteriormente le molecole di colorante all'interno della fibra.

Fattori chiave che influenzano la tintura in poliestere

La tintura in poliestere di successo dipende dall'attenta controllo di diversi parametri:

• Selezione colorante: Scegliere i coloranti dispersi corretti con dimensioni delle particelle appropriate, solidità di sublimazione e proprietà di accumulo per l'ombra e l'uso finale desiderati.

• Temperatura: Critico per gonfiore delle fibre e diffusione della tintura.

• Tempo: È necessario un tempo sufficiente per la penetrazione e la fissazione della tintura completa.

• Ph: Il bagno di colorante deve in genere essere mantenuto a un pH leggermente acido (4,5-5,5) per garantire la stabilità della tintura e prevenire l'idrolisi del poliestere ad alte temperature.

• Ausiliari: Una serie di sostanze chimiche, tra cui agenti dispersi, agenti di livellamento, agenti antifoaming e agenti di sequestro, vengono utilizzate per garantire la tintura uniforme e l'efficienza del processo.

• Pre-trattamento in fibra: DESIZIONE, SCARGAZIONE E IMPOSTAZIONE DI CALORE Prima della tintura può avere un impatto significativo sull'assorbimento della tintura e nell'aspetto finale.

La tintura in poliestere è un processo sofisticato che sfrutta la chimica della tintura specifica e il controllo preciso sulle condizioni fisiche per superare le sfide intrinseche di questa fibra sintetica. Il continuo sviluppo di coloranti eco-amici e macchinari di tintura più efficienti rimane un obiettivo nell'industria tessile per soddisfare sia le prestazioni che le richieste di sostenibilità.