Nylonfasern gehören zur Kategorie der Polykondensatfasern, wobei die Hauptvarianten Nylon 6 und Nylon 66 sind. Als eine Art thermoplastischer Faser haben Temperaturvariationen während der Herstellungs- und Verarbeitungsschritte einen erheblichen Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften und das Färbeverhalten von Nylon. Die einzigartigen Fasereigenschaften und die Verarbeitungsverfahren beeinflussen beide den endgültigen Egalfärbeeffekt.

Faktoren, die die Egalfärbeeigenschaft von Nylon beeinflussen

1. Einfluss von Gewebe- und Faserstruktur

Aus der Perspektive des gesamten Färbe- und Ausrüstungsprozesses sind die direktesten Faktoren, die zu ungleichmäßigem Färben von Nylon führen, die ungleichmäßige Kett- und Schussdichte des Gewebes, Variationen in der Garnfeinheit und Unterschiede in den Produktionschargen der im Gewebe verwendeten Nylonfasern. Diese Faktoren können alle das Färbeverhalten von Nylon beeinflussen und zu ungleichmäßigem Färben führen. Aus der Faserperspektive ist die chemische Struktur der Nylonfaser Polyamid, und es gibt eine bestimmte Menge an Aminogruppen an den Enden der Fasermolekülketten. Die Färbeeigenschaften von Nylon werden durch die chemischen und physikalischen Unterschiede der Faser beeinflusst. Diese Unterschiede können während des Faserherstellungs- oder -verarbeitungsprozesses entstehen und wirken sich direkt auf das Färbeverhalten des Farbstoffs aus.

Chemische Unterschiede ergeben sich aus Variationen im Aminogruppenanteil der Faser. Solche Unterschiede können während des Spinnprozesses, des Heißreckprozesses oder des Filamentkombinationsprozesses auftreten. Unterschiede im Aminogruppenanteil führen zu Variationen in der Färberate, insbesondere in der endgültigen Adsorptionskapazität von anionischen Farbstoffen. Diese Unterschiede können nur durch sorgfältige Kontrolle während des Produktionsprozesses minimiert werden. Laut New Dyeing & Printing Tipps umfassen die physikalischen Strukturunterschiede in Garnen hauptsächlich zwei Aspekte: Einerseits stammen sie von den allgemeinen physikalischen Unterschieden der Garne, einschließlich Variationen in der Garnfeinheit, der Anzahl der Fasern im Garn oder der Feinheit der Fasern sowie Unterschiede zwischen den Endkräuselungen einzelner Fasern oder mehrerer Fasern im Garn; andererseits resultieren sie aus der Inhomogenität der übermolekularen Struktur von Nylonfasern, die während der Verarbeitung erzeugt wird, wie z. B. Unterschiede in der Kristallinität, Orientierung oder ungleichmäßiger Haut-Kern-Struktur innerhalb der Fasern. Wenn Gewebe aus Nylonfasern mit chemischen oder physikalischen Unterschieden gefärbt werden, ist es wahrscheinlich, dass ein charakteristischer farbiger Streifen in Schussrichtung auftritt.

2. Einfluss der Vorbehandlungsbedingungen

Eine ungeeignete Auswahl der Bedingungen während der Vorbehandlung von Nylongeweben ist ebenfalls ein wichtiger Faktor, der ungleichmäßiges Färben verursacht. Eine unsachgemäße Vorbehandlung von Geweben umfasst hauptsächlich: ungleichmäßige Behandlung des Gewebes, was zu erheblichen Unterschieden im Adsorptionsverhalten der Fasern führt und zu Färbefehlern wie Fleckenbildung führt; schneller Temperaturanstieg während des Vorbehandlungsprozesses unter Verwendung einer Jigger-Färbemaschine, was zu plötzlichem Schrumpfen von Nylonfilamenten führt; oder ungleichmäßige Temperatur während der Thermofixierung, die beide zu strukturellen Unterschieden in Nylonfasern führen können, was zu ungleichmäßigem Färben während des Färbeprozesses führt.

3. Einfluss der Färbebedingungen

(1) Einfluss der Temperatur

Nylon ist eine thermoplastische Faser. Daher steht die Färberate der Faser in engem Zusammenhang mit der Temperatur, und die Färbetemperatur muss höher sein als die Glasübergangstemperatur (35-50℃) der Faser. Nylonfasern beginnen bei 40℃ Farbstoffe zu adsorbieren. Mit steigender Temperatur beschleunigt sich die Färberate, und der Färbeprozess ist im Wesentlichen bei 100℃ abgeschlossen. Obwohl das Färben im Wesentlichen bei 100℃ beendet werden kann, ist eine weitere Erhöhung der Temperatur von Vorteil für die Migration der Farbstoffe, wodurch die Egalfärbeeigenschaft verbessert wird. Einige Forscher glauben, dass die Farbstoffaufnahme von Säurefarbstoffen auf Nylonfasern mit der Temperatur zusammenhängt. Wenn die Temperatur höher ist als die Glasübergangstemperatur, erhöht sich die Mobilität der Makromolekülketten in der Faser, die Faser dehnt sich aus, wodurch der Farbstoff in die Faser eindringen und mit den kationischen Aminogruppen am Ende reagieren kann. Wenn die Heizrate jedoch nicht richtig kontrolliert wird, ist es wahrscheinlich, dass ungleichmäßiges Färben auftritt.

(2) Einfluss des pH-Werts

Während des Färbens von Nylonfasern wird bei einem relativ hohen pH-Wert des Färbebades nur sehr wenig Farbstoff von der Faser absorbiert. Wenn der pH-Wert des Färbebades auf ein bestimmtes Niveau sinkt, beginnt der Farbstoff absorbiert zu werden und erreicht schnell Sättigung. Eine weitere Absenkung des pH-Werts des Färbebades erhöht die Farbstoffaufnahme nicht signifikant. Wenn der pH-Wert jedoch weiter auf 3 sinkt, nimmt die Farbstoffaufnahme stark zu, was zu einer überäquivalenten Adsorption führt. Wenn Nylonfasern unter Bedingungen mit sehr niedrigem pH-Wert gefärbt werden, können sie einer Hydrolyse unterzogen werden. Insbesondere nach dem Auftreten einer überäquivalenten Adsorption ist der pH-Wert innerhalb der Faser niedriger als der in der Lösung, was die Hydrolyse beschleunigt. Nach der Hydrolyse werden mehr Aminogruppen erzeugt, die Zugänglichkeit der Faser erhöht sich, und sie kann mehr Farbstoffe adsorbieren, wodurch ungleichmäßiges Färben wahrscheinlicher wird. Daher kann durch eine angemessene Erhöhung des pH-Werts unter Berücksichtigung der tatsächlichen Bedingungen das Auftreten von Färbefehlern wie Fleckenbildung reduziert werden.

(3) Einfluss von Hilfsmitteln

Nylonfasern werden meist mit Säurefarbstoffen gefärbt, und die Egalisiermittel für Säurefarbstoffe umfassen hauptsächlich drei Typen: anionisch, kationisch und nichtionisch. Anionische Egalisiermittel haben eine gewisse Affinität zu Fasern in einem sauren Medium und konkurrieren mit Farbstoffanionen um Färbestellen auf der Faser. Ihre Affinität ist geringer als die von Farbstoffanionen, aber ihre Diffusionsrate ist höher als die von Farbstoffanionen. Zu Beginn des Färbens konkurrieren anionische Egalisiermittel mit Farbstoffen um Färbesitze. Aufgrund ihrer schnellen Diffusionsrate färben sie die Faser vor den Farbstoffanionen und verbinden sich mit den -NH₂-Gruppen auf der Faser. Anschließend werden sie allmählich durch Farbstoffanionen mit höherer Affinität zur Faser ersetzt. Dies reduziert die anfängliche Färberate des Farbstoffs und erzielt den Egalisierungseffekt. Laut New Dyeing & Printing Tipps üben kationische und nichtionische Egalisiermittel einen Egalisierungseffekt aus, indem sie sich mit Farbstoffanionen verbinden, um die effektive Konzentration der Farbstoffanionen zu reduzieren und die Farbstoffanionen während des Färbeprozesses allmählich freizusetzen. Darüber hinaus beeinflussen Faktoren wie Färbezeit, Farbstoffkompatibilität, Farbstoffbadkonzentration, Flottenverhältnis und Farbstoffbadzirkulationsrate auch den Egalfärbeeffekt von Nylon während des Färbens.

Ansätze zur Verbesserung der Egalfärbeeigenschaft von Nylon

1. Auswahl der Farbstoffe

Erstens ist die richtige Auswahl der Farbstoffe ein Schlüsselfaktor zur Verbesserung der Egalfärbeeigenschaft von Nylon. Es gibt eine große Auswahl an Farbstoffen, die zum Färben von Nylonfasern verwendet werden können. Unter den vielen Arten von Farbstoffen, die sich zum Färben von Nylonfasern eignen, sind Dispersionsfarbstoffe, anionische Farbstoffe wie Säurefarbstoffe, 1:2-Metallkomplexfarbstoffe und ausgewählte Direktfarbstoffe die wichtigsten.

Dispersionsfarbstoffe mit einer einfachen Molekülstruktur können aufgrund ihrer nichtionischen Natur und ihres geringen Molekulargewichts die physikalischen und chemischen Unterschiede in Nylonfasern abdecken, aber diese Farbstoffe können nur eine moderate Farbechtheit erreichen. Dispersionsfarbstoffe mit einer komplexeren Struktur können eine bessere Nassechtheit beim Färben von Nylonfasern bieten, aber aufgrund ihres hohen Molekulargewichts können sie nur chemische Unterschiede und keine physikalischen Unterschiede abdecken. Ausgewählte Direktfarbstoffe bringen eine ausgezeichnete Nassechtheit für das Nylonfärben und sind wirtschaftlich für die Herstellung von dunkel gefärbten Produkten. Im Vergleich zu Dispersionsfarbstoffen können beim Färben mit den hellsten Direktfarbstoffen relativ hellere gefärbte Produkte erhalten werden (mit besserer Farbtiefe als Dispersionsfarbstoffe). Laut New Dyeing & Printing Tipps werden Säurefarbstoffe häufig zum Nylonfärben verwendet. Ihr größter Vorteil ist das einfache Färben, wodurch tiefere Farbtöne erzielt werden können. Die Färbeverfahren und -anforderungen sind relativ einfach, und die Nassechtheit der gefärbten Produkte ist gut, aber ihre Egalfärbeeigenschaft ist schlechter als die von Dispersionsfarbstoffen.

2. Auswahl des Vorfixierungsverfahrens

Um die Egalfärbeeigenschaft zu verbessern, müssen strenge Anforderungen an die Verarbeitungsprozesse von Nylonfasern oder -geweben gestellt werden, wie z. B. Vorbehandlung, Färben und Thermofixierung. In der tatsächlichen Produktion können vor der Vorbehandlung Spannrahmen und Vorfixierung durchgeführt werden, die im Allgemeinen bei 140-150℃ für 30 Sekunden mit einer angemessenen Menge an Überfütterung kontrolliert werden. Insbesondere Nylongarn-Gewebe neigen während der Hochtemperaturverarbeitung wie dem Färben zum Knittern, und sobald Knitter entstehen, sind sie schwer zu beseitigen, was zu ungleichmäßigem Färben führt und das Aussehen beeinträchtigt. Daher kann das Fixieren des Gewebes vor dem Färben die Gewebeform fixieren, die Größe stabilisieren und Defekte während des gesamten Verarbeitungsprozesses verhindern.

3. Auswahl der Färbebedingungen

(1) Auswahl des pH-Werts

Die richtige Kontrolle des pH-Werts während des Färbens ist ebenfalls entscheidend für die Verbesserung der Egalfärbeeigenschaft. Wie bereits erwähnt, hängt der Färbeeffekt von Nylonfasern eng mit dem pH-Wert des Färbebades zusammen. Obwohl ein niedrigerer pH-Wert für die Farbstoffadsorption von Vorteil ist, gilt: Je schneller die Färberate, desto geringer die entsprechende Egalfärbeeigenschaft. Daher ist es unerlässlich, den pH-Wert des Färbebades richtig zu kontrollieren. Im Allgemeinen kann der pH-Wert des Färbebades beim Färben von Nylon mit Säurefarbstoffen stark sauer, schwach sauer oder neutral sein.

(2) Auswahl der Hilfsmittel

Die Auswahl der Färbehilfsmittel ist oft entscheidend für den Erfolg des Färbens. Laut Untersuchungen von Färbe- und Ausrüstungsexperten haben anionische Hilfsmittel beim Färben von Nylon mit Säurefarbstoffen den besten Egalisierungseffekt. Ihre Funktion ist es, die terminalen Aminogruppen zu blockieren und so die anfängliche Färbung zu kontrollieren.

(3) Auswahl der Temperatur

Die Temperatur des Färbebades ist proportional zur Färberate der Säurefarbstoffe. Je höher die Temperatur, desto schneller die Färberate. Insbesondere wenn die Temperatur über 80℃ erreicht, beschleunigt sich die Färberate des Farbstoffs erheblich, wodurch Färbefehler wie Fleckenbildung sehr wahrscheinlich werden. Um den gleichmäßigsten Färbeeffekt wie möglich zu erzielen, schlagen einige Experten vor, beim Färben von Nylon ein stufenweises Temperaturerhöhungs-Färbeverfahren anzuwenden. Das Färben beginnt bei 40℃, dann wird die Temperatur allmählich auf den Siedepunkt erhöht (ungefähr 45 Minuten), gefolgt von weiterem Färben für 45 Minuten. Die Färberate ist bei niedrigen Temperaturen relativ langsam, und wenn die Temperatur 80℃ übersteigt, nimmt die Färberate schnell zu, daher sollte die Temperatur langsam erhöht werden. Darüber hinaus ist die richtige Kontrolle von Faktoren wie dem Färbeflottenverhältnis, der Farbstoffbadzirkulationsrate und der Farbstoffbadkonzentration ebenfalls von Vorteil für die Verbesserung des Egalfärbeeffekts von Nylon.

(4) Auswahl anderer Bedingungen

Auswahl der Reihenfolge der Materialzugabe vor dem Färben. Da Nylon bei 40℃ (nahe Raumtemperatur) gefärbt werden kann, sollte die Temperatur der Farbstoffflotte vor der Zugabe des Farbstoffs so niedrig wie möglich sein. Es gibt auch bestimmte Anforderungen an die Reihenfolge der Materialzugabe vor dem Färben. Im Allgemeinen ist die Reihenfolge der Materialzugabe wie folgt: Nachdem das Gewebe und das Wasser in die Färbeausrüstung gegeben wurden, passen Sie das Flottenverhältnis an, geben Sie das Egalisiermittel hinzu und mischen Sie es gleichmäßig, und fügen Sie schließlich den Farbstoff hinzu. Es wird auch empfohlen, den Farbstoff in mehreren Chargen hinzuzufügen. Da die Färberate am schnellsten ist, wenn der Farbstoff gerade dem Färbebad zugesetzt wurde, beeilen Sie sich nicht, die Temperatur nach dem Hinzufügen des Farbstoffs zu erhöhen. Halten Sie stattdessen die Temperatur 15 Minuten lang auf Raumtemperatur und erhöhen Sie dann die Temperatur gemäß dem Verfahren.

Einfluss der Farbkorrektur. Wenn die Farbe nach dem Färben falsch ist und eine Farbkorrektur erforderlich ist, wird empfohlen, die Farbstoffflotte abzulassen und erneut zu färben. Denn nach Abschluss des Färbens hat die Farbstoffflotte immer noch eine bestimmte Temperatur (normalerweise um 60℃), und diese Temperatur fördert leicht die Adsorption des Farbstoffs. Daher können beim Hinzufügen von Zusatzmaterialien zur Farbkorrektur Färbefehler wie Fleckenbildung auftreten.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Färbeeffekt von Nylonfasern von vielen Faktoren beeinflusst wird. Daher sollten in der tatsächlichen Anwendung geeignete Farbstoffe, Hilfsmittel, Vorfixierungsverfahren und optimale Färbebedingungen wie pH-Wert, Temperatur und Zeit entsprechend den spezifischen Färbeanforderungen ausgewählt werden. Nur durch die umfassende Berücksichtigung dieser Faktoren kann ein guter Egalfärbeeffekt erzielt werden.