Cinq propriétés principales des colorants dispersés :

Pouvoir liftant, pouvoir couvrant, stabilité de dispersion, sensibilité au pH, compatibilité.

1. Force de levage
1. Définition de la force de levage :
Le pouvoir couvrant est une propriété importante des colorants dispersés. Cette caractéristique indique que, lors de la teinture ou de l'impression, l'intensité de la couleur sur le tissu (ou le fil) augmente progressivement avec la quantité de colorant utilisée. Pour les colorants à fort pouvoir couvrant, l'intensité de la couleur est proportionnelle à la quantité de colorant, ce qui signifie une meilleure intensité de la couleur. À l'inverse, les colorants à faible pouvoir couvrant ne permettent pas une intensité de couleur suffisante. Au-delà d'une certaine intensité, la couleur ne s'intensifie plus, même en augmentant la quantité de colorant.
2. L'effet du pouvoir de levage sur la teinture :
Le pouvoir couvrant des colorants dispersés varie considérablement selon les variétés. Les colorants à fort pouvoir couvrant sont recommandés pour les couleurs profondes et intenses, tandis que ceux à faible pouvoir couvrant conviennent aux couleurs claires et lumineuses. Seule une bonne maîtrise des caractéristiques des colorants et leur utilisation judicieuse permettent de réaliser des économies et de réduire les coûts.
3. Test de levage :
Le pouvoir colorant des procédés de teinture à haute température et haute pression est exprimé en pourcentage. Dans les conditions de teinture spécifiées, on mesure le taux d'épuisement du colorant dans la solution ou l'intensité de la couleur de l'échantillon teint. L'intensité de chaque colorant est classée en six niveaux : 1 %, 2 %, 3,5 %, 5 %, 7,5 % et 10 % (OMF). La teinture est réalisée sur une machine à petits échantillons fonctionnant à haute température et haute pression. Le pouvoir colorant des procédés de teinture par transfert à chaud ou d'impression textile est exprimé en g/L.
En pratique, le pouvoir couvrant d'un colorant correspond à la variation de concentration de la solution colorante, c'est-à-dire à la modification de la teinte du produit fini par rapport au produit teint. Cette variation peut être imprévisible, mais il est possible de mesurer précisément l'intensité de la couleur à l'aide d'un instrument, puis de calculer la courbe de pouvoir couvrant du colorant dispersé grâce à la formule de l'intensité de la couleur.
2. Pouvoir de couverture

1. Quel est le pouvoir couvrant de la teinture ?

Tout comme les colorants réactifs ou les colorants de cuve masquent les imperfections du coton lors de la teinture, le terme « couverture » ​​désigne ici le masquage des colorants dispersés sur un polyester de qualité inférieure. Les tissus en filaments de polyester (ou de fibres d'acétate), y compris les tricots, présentent souvent des variations de couleur après teinture en pièce avec des colorants dispersés. Ces variations peuvent avoir de multiples causes : des défauts de tissage ou des différences de qualité de fibres qui apparaissent après la teinture.

2. Test de couverture :

Le choix de tissus en polyester de qualité inférieure, teints avec des colorants dispersés de couleurs et de variétés différentes dans des conditions de teinture identiques, peut entraîner des résultats variés. Certaines différences de couleur sont marquées, d'autres moins, ce qui reflète le pouvoir couvrant variable des colorants dispersés. Selon l'échelle de gris, le grade 1 présente une différence de couleur importante, tandis que le grade 5 est inexistant.

Le pouvoir couvrant des colorants dispersés sur le nuancier est déterminé par la structure même du colorant. La plupart des colorants présentant une vitesse de teinture initiale élevée, une diffusion lente et une faible migration ont un faible pouvoir couvrant. Ce pouvoir couvrant est également lié à la solidité à la sublimation.

3. Contrôle des performances de teinture du filament de polyester :

Au contraire, les colorants dispersés à faible pouvoir couvrant peuvent être utilisés pour contrôler la qualité des fibres de polyester. Des procédés de fabrication instables, notamment des variations des paramètres d'étirage et de fixation, entraînent des incohérences dans l'affinité des fibres. Le contrôle de la qualité de teinture des filaments de polyester est généralement effectué avec le colorant Eastman Fast Blue GLF (CI Disperse Blue 27), un colorant typique à faible pouvoir couvrant, à une profondeur de teinture de 1 %, après une ébullition à 95-100 °C pendant 30 minutes, suivie d'un lavage et d'un séchage selon le degré de différence de couleur.

4. Prévention en production :

Afin de prévenir les variations de couleur lors de la production, la première étape consiste à renforcer la gestion de la qualité des matières premières en fibres de polyester. L'usine de tissage doit utiliser les excédents de fil avant de changer de produit. Pour les matières premières de qualité médiocre, il est possible de choisir des colorants dispersés à fort pouvoir couvrant afin d'éviter une dégradation importante du produit fini.

3. Stabilité de la dispersion

1. Stabilité de dispersion des colorants dispersés :

Les colorants dispersés sont versés dans l'eau puis dispersés en fines particules. La distribution granulométrique suit une loi binomiale, avec une taille moyenne comprise entre 0,5 et 1 micron. Les colorants commerciaux de haute qualité présentent une granulométrie très homogène, avec un pourcentage élevé de particules correspondant à une même taille, comme l'indique la courbe de distribution granulométrique. Les colorants dont la distribution granulométrique est mauvaise contiennent des particules grossières de tailles différentes et présentent une faible stabilité de dispersion. Si la taille des particules dépasse largement la moyenne, une recristallisation des particules les plus fines peut se produire. L'augmentation du nombre de grosses particules recristallisées entraîne la précipitation des colorants et leur dépôt sur les parois de la machine à teindre ou sur les fibres.

Pour obtenir une dispersion aqueuse stable de fines particules de colorant, il est nécessaire d'utiliser une concentration suffisante de dispersant. Ce dernier enrobe les particules de colorant, les empêchant de s'agglomérer. La répulsion électrostatique des anions contribue à la stabilisation de la dispersion. Parmi les dispersants anioniques couramment utilisés, on trouve les lignosulfonates naturels et les dispersants synthétiques à base d'acide naphtalènesulfonique. Il existe également des dispersants non ioniques, principalement des dérivés d'alkylphénol polyoxyéthylène, particulièrement adaptés à l'impression de pâtes synthétiques.

2. Facteurs affectant la stabilité de dispersion des colorants dispersés :

Les impuretés présentes dans le colorant d'origine peuvent nuire à sa dispersion. La modification de la structure cristalline du colorant est également un facteur important. Certains états cristallins se dispersent facilement, tandis que d'autres le font moins. Au cours du processus de teinture, l'état cristallin du colorant peut parfois évoluer.

Lorsque le colorant est dispersé dans la solution aqueuse, sous l'influence de facteurs externes, l'état stable de la dispersion est détruit, ce qui peut entraîner le phénomène d'augmentation des cristaux de colorant, d'agrégation des particules et de floculation.

La différence entre l'agrégation et la floculation réside dans le fait que la première peut disparaître, est réversible et peut être dispersée par agitation, tandis que la dispersion de colorant floculée ne peut être ramenée à sa stabilité initiale. La floculation des particules de colorant entraîne notamment : des taches de couleur, un ralentissement de la coloration, une diminution du rendement colorant, une coloration irrégulière et un encrassement de la cuve.

Les facteurs qui provoquent l'instabilité de la dispersion du bain de teinture sont approximativement les suivants : mauvaise qualité de la teinture, température élevée du bain de teinture, durée trop longue, vitesse de la pompe trop rapide, faible valeur du pH, auxiliaires inappropriés et tissus sales.

3. Test de stabilité de la dispersion :

A. Méthode du papier filtre :
Avec une solution de colorant dispersé à 10 g/L, ajouter de l'acide acétique pour ajuster le pH. Prélever 500 ml et filtrer sur papier filtre n° 2 à l'aide d'un entonnoir en porcelaine afin d'observer la finesse des particules. Prélever 400 ml supplémentaires et les placer dans une machine de teinture haute température et haute pression pour un essai à blanc. Chauffer la solution à 130 °C, la maintenir à cette température pendant 1 heure, puis la laisser refroidir et la filtrer à nouveau afin de comparer les variations de finesse des particules de colorant. Après filtration de la solution de teinture chauffée à haute température, l'absence de taches de couleur sur le papier indique une bonne stabilité de la dispersion.

B. Méthode de coloration des animaux de compagnie :
Concentration de teinture 2,5 % (poids par rapport au polyester), rapport de bain 1:30, ajouter 1 ml de sulfate d'ammonium à 10 %, ajuster le pH à 5 avec 1 % d'acide acétique, prendre 10 grammes de tissu tricoté en polyester, l'enrouler sur la paroi poreuse et faire circuler la solution de teinture à l'intérieur et à l'extérieur de la machine de teinture à haute température et haute pression pour petits échantillons, la température est augmentée à 130 °C à 80 °C, maintenue pendant 10 minutes, refroidie à 100 °C, lavée et séchée à l'eau, et observer s'il y a des taches de couleur condensées de teinture sur le tissu.

Quatrièmement, la sensibilité au pH

1. Qu'est-ce que la sensibilité au pH ?

Il existe de nombreuses variétés de colorants dispersés, présentant des chromatogrammes étendus et une sensibilité très variable au pH. Des solutions de teinture à pH différents donnent souvent des résultats différents, affectant l'intensité de la couleur et pouvant même provoquer des altérations importantes. C'est en milieu faiblement acide (pH 4,5 à 5,5) que les colorants dispersés sont les plus stables.

Le pH des solutions de teinture commerciales varie : certaines sont neutres, d’autres légèrement alcalines. Avant la teinture, ajustez le pH à la valeur spécifiée avec de l’acide acétique. Durant la teinture, le pH de la solution peut augmenter progressivement. Si nécessaire, ajoutez de l’acide formique et du sulfate d’ammonium pour maintenir un pH faiblement acide.

2. Influence de la structure du colorant sur la sensibilité au pH :

Certains colorants dispersés à structure azoïque sont très sensibles aux alcalis et ne résistent pas à la réduction. La plupart des colorants dispersés contenant des groupements ester, cyano ou amide sont affectés par l'hydrolyse alcaline, ce qui modifie leur teinte. Certaines variétés peuvent être teintes dans le même bain que des colorants directs ou par imprégnation dans le même bain que des colorants réactifs, même à haute température et en milieu neutre ou faiblement alcalin, sans altération de couleur.

Lors de l'impression de colorants nécessitant l'utilisation de colorants dispersés et réactifs pour une impression à taille identique, seuls des colorants stables en milieu alcalin peuvent être employés afin d'éviter toute altération de la teinte par le bicarbonate de soude ou le carbonate de sodium. Une attention particulière doit être portée à la correspondance des couleurs. Il est indispensable d'effectuer un test préalable avec le colorant utilisé afin de déterminer sa plage de stabilité au pH.
5. Compatibilité

1. Définition de la compatibilité :

En production de teinture à grande échelle, pour obtenir une bonne reproductibilité, il est généralement nécessaire que les propriétés colorantes des trois colorants primaires utilisés soient similaires afin de garantir une différence de couleur constante d'un lot à l'autre. Comment contrôler la différence de couleur entre les lots de produits finis teints tout en respectant les exigences de qualité ? Cette question est liée à la compatibilité des formules de teinture, également appelée compatibilité des colorants. La compatibilité des colorants dispersés est aussi liée à la profondeur de teinture.

Les colorants dispersés utilisés pour la teinture de l'acétate de cellulose doivent généralement être appliqués à une température proche de 80 °C. Une température de coloration trop élevée ou trop basse ne permet pas d'obtenir une correspondance optimale des couleurs.

2. Test de compatibilité :

Lors de la teinture du polyester à haute température et haute pression, les caractéristiques de teinture des colorants dispersés sont souvent modifiées par l'incorporation d'un autre colorant. Le principe général consiste à sélectionner des colorants présentant des températures critiques de teinture similaires pour obtenir une correspondance des couleurs. Afin d'étudier la compatibilité des colorants, une série de tests de teinture sur de petits échantillons peut être réalisée dans des conditions similaires à celles de l'équipement de production. Les principaux paramètres du procédé, tels que la concentration du colorant, la température de la solution de teinture et la durée de teinture, sont modifiés afin de comparer la constance de la couleur et de la luminosité des échantillons de tissu teints. Les colorants présentant la meilleure compatibilité de teinture sont ensuite regroupés dans une même catégorie.

3. Comment choisir judicieusement la compatibilité des colorants ?

Lors de la teinture à chaud de tissus mélangés polyester-coton, les colorants utilisés pour l'harmonisation des couleurs doivent présenter les mêmes propriétés que les colorants monochromes. La température et la durée de fusion doivent être compatibles avec les caractéristiques de fixation du colorant afin de garantir un rendement colorimétrique optimal. Chaque colorant monochrome possède une courbe de fixation à chaud spécifique, qui sert de base à la sélection préliminaire des colorants d'harmonisation. Les colorants dispersés haute température ne sont généralement pas compatibles avec les colorants basse température, car leurs températures de fusion diffèrent. Les colorants à température moyenne sont compatibles non seulement avec les colorants haute température, mais aussi avec les colorants basse température. Une harmonisation des couleurs réussie doit tenir compte de la cohérence entre les propriétés des colorants et leur solidité. Une harmonisation arbitraire des couleurs entraîne une instabilité de la teinte et une faible reproductibilité des couleurs du produit.

On considère généralement que lorsque deux colorants sont mélangés, la forme de leur courbe de fixation à chaud est identique ou similaire, et que le nombre de couches de diffusion monochromes sur le film polyester est également le même. Lorsque deux colorants sont mélangés, la couleur de chaque couche de diffusion reste inchangée, ce qui indique une bonne compatibilité entre eux. En revanche, si la forme de leur courbe de fixation à chaud diffère (par exemple, une courbe augmente avec la température, tandis que l'autre diminue), et que le nombre de couches de diffusion monochromes sur le film polyester est différent, les nuances dans la couche de diffusion diffèrent, rendant impossible l'harmonisation des couleurs. Cette restriction ne s'applique pas aux colorants de même teinte. Prenons l'exemple d'une châtaigne : le bleu foncé dispersé HGL et le rouge dispersé 3B ou le jaune dispersé RGFL présentent des courbes de fixation à chaud totalement différentes, et le nombre de couches de diffusion sur le film polyester est très différent ; leurs couleurs ne peuvent donc pas être harmonisées. Étant donné que le Disperse Red M-BL et le Disperse Red 3B ont des teintes similaires, ils peuvent toujours être utilisés dans la correspondance des couleurs même si leurs propriétés de fusion à chaud sont incohérentes.