رنگ دیسپرس چیست؟ ساختار، کاربرد و قیمت خرید و فروش

خواندن این مطلب 8 دقیقه زمان میبرد

رنگ دیسپرس ( Disperse dye ) یا رنگ پراکنده که به صورت پودر به فروش می رسد، یک رنگ غیر یونی است. این نوع رنگ انحلال کمی در آب داشته و مقاومت خوبی در برابر نور، شستشو، سایش و تصعید دارند. از رنگ دیسپرس برای رنگرزی الیاف پلی استر و استات سلولز استفاده می شود. این نوع رنگ در صنایع کاغذ، چرم و نساجی کاربرد دارد.

در این مقاله از نشریه علمی جهان شیمی فیزیک به معرفی و بررسی رنگ دیسپرس و انواع آن می پردازیم.

فهرست مطالب

ساختار شیمیایی رنگ دیسپرس چگونه است؟

ساختار شیمیایی اغلب رنگ های دیسپرس به دلیل وجود نوعی مونوازو است که حدود ۸۰٪ کل رنگهای پراکنده را تشکیل می دهد. پس از این ترکیب، ترکیب آنتراكینون حدود ۱۵٪ و انواع دیگر ساختارها حدود ۵٪ ساختار رنگ را تشکیل می دهند.

جالب است بدانیم که، رنگ دیسپرس وزن مولکولی پایینی دارد و از مشتقات آزو آنتراکینون و دی فنیل آمین به دست می آید. نقطه ذوب یا تصعید آن بالای ۱۵۰ درجه سانتیگراد است.

این نوع رنگ روی الیاف استات سلولز نقطه اشباع بالایی دارد و هنگام فرایند رنگرزی، هیچ گونه تغییرات شیمیایی روی آن ایجاد نمی شود.

رنگینه های دیسپرس در دمای نسبتا پایین، به صورت گاز توسط مولکول های استات سلولز و الیاف مصنوعی جذب می شوند. این فرایند برگشت پذیر است و می تواند از روی اجسام رنگرزی و یا چاپ شده تصعید و مجددا در قسمتی دیگر جذب شود.

نکته

سازمان ICI در سال ۱۹۷۰ این رنگ را بر اساس خاصیت پایداری تصعیدی و دیگر ویژگی های رنگرزی به ۴ گروه A، B، C و D تقسیم کرد.

رنگ های گروه A با داشتن وزن مولکولی و پایداری تصعیدی پایین از خواص رنگرزی مطلوبی برخوردار است. رنگ های گروه D با داشتن وزن مولکولی نسبتا بالا و استحکام تصعیدی خوب، خواص رنگرزی ضعیف تری دارند. رنگ های گروه B و C خواصی ما بین این دو گروه دارند.

در گروه بندی دیگری، رنگ های دیسپرس را به پنج نوع E، SE، S، P و RD تقسیم می کنند.

بهتر است بدانیم که، همان طور که گفته شد، رنگ دیسپرس حلالیت کمی در آب دارد و مقدار حلالیت آن در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد یک میلی گرم بر لیتر است. به همین دلیل، برای حفظ پایداری رنگ در حمام رنگرزی و در دمای بالا باید عامل دیسپرس کننده به آن افزود.

عامل دیسپرس کننده معمولا یک ماده فعال است که به سوسپانسیون افزوده می شود تا مانع از جدایی ذرات شده، از تجمع و ته نشینی آن ها جلوگیری کند.

توجه

رنگ دیسپرس را به کمک آسیاب کیک پرس یا کنجاله، با وزن مولکولی برابر یک محصول کمکی مناسب و کمی آب ترکیب می کنند. پس از خشک شدن با رقیق کننده ها مخلوط کرده و محصولی با درجه خلوص ۱۵ تا ۴۰ درصد تولید می شود.

قیمت خرید و فروش رنگ دیسپرس چگونه است؟

رنگ های دیسپرس مورد استفاده در ایران اغلب تولید کشور چین هستند که در داخل کشور توسط شرکت های مختلف بسته بندی و به فروش می رسد. این نوع رنگ نسبت به سایر رنگ ها قیمت متوسطی داشته و قیمت خرید و فروش آن، به صورت رقابتی و بر اساس نیاز بازار تعیین می شود.

رنگ دیسپرس چه انواعی دارد؟

همان طور که پیش از این نیز به آن اشاره شد، بر اساس یک تقسیم بندی می توان رنگ های دیسپرس را بر اساس میزان هموار سازی، مقاومت در برابر تصعید و سرعت رنگرزی، به پنج گروه تقسیم کرد که عبارتند از:

رنگ دیسپرس نوع E

این نوع رنگ خاصیت هموار سازی خوبی دارد و برای فرآیند رنگرزی غوطه وری گزینه مناسبی است. علاوه بر این ، برخی از آن ها را می توان در فرآیند چاپ انتقال حرارتی مورد استفاده قرار داد.

رنگ دیسپرس نوع SE

رنگ های نوع SE، خاصیت هموار سازی عمومی خوبی دارد و در برابر تصعید مقاومت بالایی از خود نشان می دهد. از این نوع رنگ می توان در رنگ آمیزی غوطه وری و رنگ آمیزی لایه خشک الیاف پلی استر استفاده کرد.

رنگ دیسپرس نوع S

این رنگ از مقاومت بالایی در تصعید برخوردار است. رنگ دیسپرس نوع S اغلب در فرآیند رنگ آمیزی پد خشک که ترکیبی از پارچه و پلی استر است مورد استفاده قرار می گیرد.

رنگ دیسپرس نوع P

از این نوع رنگ برای چاپ ضد تخلیه الیاف پلی استر و پارچه مخلوط الیاف سلولز استفاده می شود.

رنگ دیسپرس نوع RD

از این نوع رنگ می توان برای رنگ آمیزی سریع الیاف پلی استر استفاده کرد.

توجه

بر اساس ساختار مولکولی مختلف رنگهای پراکنده، می توان آنها را به آزو ، آنتراكینون ، نیترودیفنیل آمین ، حلقه هتروسیكلیك و انواع دیگر توزیع كرد.

روش های رنگرزی با رنگ های دیسپرس چگونه است؟

اصلی ترین کاربرد رنگ های دیسپرس در رنگرزی الیاف پلی استری است که طیف گسترده ای از رنگ به همراه خاصیت پوشانندگی خوب و ویژگی های ثباتی مناسب را برای اکثر اهداف فراهم می کند.

روش های مختلفی برای رنگرزی این نوع رنگ وجود دارد که مهم ترین آن ها عبارتند از: رنگرزی به روش کریری، فرایند ترموزول و رنگرزی تحت فشار. در این قسمت به معرفی هر یک از این روش ها می پردازیم.

رنگرزی به روش کریر چگونه انجام می شود

در این روش، ترکیب و رنگ مجموعه ای را تشکیل می دهند که می تواند رنگ را به داخل الیاف منتقل کرده و باعث تسریع در رنگرزی شود. به همین دلیل، به آن «روش کریر» می گویند. در بررسی های انجام شده مشخص شده است که کریر توسط الیاف جذب شده و باعث تغییر ساختار مناطق آمورف شود.

کریر یک ترکیب ارگانیک است که در حمام رنگرزی حل و یا دیسپرس می شود. این ترکیب امکان رنگرزی در شیدهای تیره را در دمای جوش فراهم می کند. کریرهای معروف در رنگرزی دیسپرس عبارتند از:

بوتیل بنزوئات (Butylbenzoate)
متیل نفتالن (methylnaphthalene)
دی کلروبنزن (dichlorobenzene)
دی فنیل (diphenyl)
اورتو فنیل فنول (o-Phyenylphenol )

نکته

در این میان، دی فنیل و اورتو فنیل فنول بیشترین محبوبیت و کاربرد را دارند.

مکانیسم اصلی این روش به گونه ای است که در آن، الیاف پلی استر، کریر را جذب کرده و متورم می شود. این تورم می تواند مانع گردش حلال در مناطق متورم شده و موجب غیر یکنواختی شود.

کاهش درجه حرارت انتقال شیشه ای باعث افزایش حرکت زنجیره های پلیمری و ایجاد حجم آزاد شده و موجب افزایش سرعت انتشار رنگ به الیاف می شود.

نکات قابل توجه در روش رنگرزی کریر

این روش معمولا شامل کالای موجود در حمام در دمای ۶۰ درجه سانتی گراد و افزودن محلول دیسپرس کننده رقیق است که در نتیجه ی آن، کریر امولسیون شده و در آخر رنگ دیسپرس است. سپس دما به تدریج به دمای جوش نزدیک شده و رنگرزی در این دما ادامه می یابد.

کریرهای جذب شده باید پس از رنگرزی، از پلی استر خارج شوند. این کار معمولا توسط گرم کردن کالا از ۱۵۰ تا ۱۸۰ درجه سانتی گراد انجام می شود. اگر کریر روی کالا باقی بماند می تواند بر میزان ثبات تاثیر منفی گذاشته و باعث کاهش آن شود.

در گذشته، مزایای کریر بسیار زیاد بود. زیرا، کالای پلی استر می توانست بدون فشار و بدون مشکل رنگرزی به میزان بیشتری از رنگ های مستقیم رنگرزی شود.

از زمان تولید ماشین های تحت فشار برای رنگرزی پلی استر، رنگرزی با کریر به طور پیوسته کاهش یافت. رنگرزی با کریر هنوز در بعضی از پوشاک و رنگرزی های خرد که در آن دستگاه های رنگرزی تحت فشار در دسترس نیست مورد استفاده قرار می گیرد.

مکانسیم رنگرزی تحت فشار چگونه است

رنگرزی در دمای بالا را می توان گسترده ترین روش برای رنگرزی مرحله ای دانست. درجه حرارت حدود ۱۳۰ درجه سانتی گراد، به تجهیزات تحت فشار نیاز دارد.

کاهش انسجام بین زنجیره های پلیمری و افزایش انرژی جنبشی مولکول های رنگی باعث افزایش انتشار رنگ و افزایش سرعت رنگرزی می شود. مراحل اصلی فرایند شامل مرحله گرمایش یا جذب، درجه حرارت بالا یا فاز انتشار و مرحله پاک سازی می باشد.

فرایند ترموزول چگونه انجام می گیرد

یک فرایند مداوم و مهم برای رنگرزی پلی استر و مخلوط الیاف پلی استر و سلولز با رنگ های دیسپرس است که اغلب برای رنگرزی پارچه ها و مواد بافتنی مورد استفاده قرار می گیرد.

رنگ های دیسپرس در کالای پلی استر پراکنده شده، سپس با استفاده از خشک کن به روش هوای گرم و یا با استفاده از شعله مادون قرمز خشک می شوند که روش دوم معمولا مهاجرت کمتری را به رنگ می دهد.

خشک کردن نهایی کالای پد شده با استفاده از سیلندرهای گرم انجام می شود. پس از این مرحله، پارچه خشک شده در هوا یا در تماس با سطح یک فلز داغ، تا دمای ۱۹۰ تا ۲۲۰ درجه سانتی گراد و برای مدت زمان ۱ تا ۲ دقیقه گرم می شود.

نکات قابل توجه در فرایند رنگرزی ترموزول

در هوای گرم، هنگامی که پارچه به حداکثر دما نزدیک می شود، رنگ های دیسپرس شروع به تصعید کرده و الیاف پلی استر نیز آن را جذب می کند.

رنگ هایی که وزن مولکولی پایینی دارند تمایلشان به تصعید بیشتر است. در حالیکه، ثبات و مقاومت کمتری در برابر گرما دارند. رنگ هایی که وزن مولکولی بالاتری دارند، خاصیت پایداری بهتری داشته و کاربردشان دشوارتر است.

پس از عملیات ترموفیکس، پخت یا حتی یک عملیات پاک سازی (redaction-clearing) لازم است تا هرگونه رنگ باقی مانده روی الیاف پاک شود. تورهای کمربند ایمنی (PET) معمولا با استفاده از فرایندهای رنگرزی ترموزول که در آن شبکه به طور مداوم در محلول رنگ آغشته می شود، توسط رنگ های دیسپرس رنگرزی شده و به طور تقریبی ۲ تا ۳ دقیقه از محفظه گرم با دمای حدود ۲۲۰ درجه سانتی گراد عبور می کند.

ماده رنگی در طول قرار گرفتن در معرض محفظه گرم به زنجیرهای مولکولی الیاف نفوذ می کند. مزیت این روش آن است که می تواند از یک فرایند مرحله ای یا همان روش رنگرزی معمولی که روشی وقت گیر و خسته کننده است جلوگیری کرده و موجب تسریع فرایند رنگرزی گردد.

نحوه عملکرد رنگ دیسپرس چگونه است؟

برای استفاده از رنگ های پراکنده در رنگ آمیزی، دو روش وجود دارد. یکی دما و فشار زیاد و دیگری روش ذوب گرم.

در روش دما و فشار، دما فقط ۱۳۰ درجه سانتیگراد و فشار فقط ۰.۲ مگا پاسکال است. دلیل نامگذاری این روش آن است که سایر رنگ ها معمولا در فشار اتمسفر مورد استفاده قرار گرفته و دمای رنگ آمیزی بیشتر از ۱۰۰ درجه سانتیگراد نیست.

رنگ آمیزی پد خشک همیشه در آب صورت نمی پذیرد. برعکس ، محلول رنگ آمیزی رنگ باید روی سطح الیاف پر شده، سپس الیاف خشک شده به مدت ۳۰ دقیقه به اتاق خشک کن ۱۸۰ ~ ۲۲۰ منتقل شود. با توجه به این فرآیند رنگرزی، می توان رنگ های پراکنده را به نوع درجه حرارت بالا، متوسط و پایین تقسیم کرد. رنگ های پراکنده نوع دمای بالا، بیشترین وزن مولکولی و بهترین مقاومت در برابر تصعید را دارند.

تاثیر دما بر عملکرد رنگرزی

در دمای رنگرزی، بخشی از رنگ های دیسپرس با استفاده از اثر ماده دیسپرس در مولکول های رنگ در حمام رنگ حل می شوند. سپس به صورت مولکول روی سطح فیبر جذب می شوند.

در این هنگام، منطقه آمورف در الیاف پلی استر منبسط شده و یک سوراخ ایجاد می شود. اندازه این سوراخ به کافی بزرگ است تا بتواند در دمای رنگ آمیزی، مولکول های رنگ را در خود جای دهد.

به این ترتیب، انتشار مولکول های رنگ در فیبر آسان است. در پایان رنگ آمیزی، سوراخ پف کرده قبلی با کاهش دما کوچک شده و مولکول های رنگ را در فیبر قرار می دهد. مولکول های رنگ در نهایت یک واحد مولکولی با وزن مولکولی کم تشکیل می دهند که باید در فیبر جامد قرار گیرد.

اعتقاد دانشمندان خارجی بر این بود که شکل کریستالی رنگ های دیسپرس بر عملکرد رنگ آمیزی آن تأثیر می گذارد، اما نتایج بعدی این ادعا را رد کرد.

با این وجود، اگر فرم بلوری رنگ های پراکنده متفاوت باشد انرژی شبکه آن نیز متفاوت خواهد بود. بنابراین شکل کریستالی رنگ های پراکنده بر روند تجاری سازی آن ها تأثیر می گذارد.

سرعت رنگرزی الیاف پلی ‌استر با رنگ دیسپرس چگونه است؟

سرعت رنگرزی الیاف پلی‌استر با مواد رنگرزی دیسپرس، باید به اندازه باشد که از نظر تجارتی مورد تایید قرار گیرد. به این ترتیب، سرعت رنگرزی این الیاف با رنگ دیسپرس را می‌توان به شیوه های زیر افزایش داد: