Serat nilon termasuk dalam kategori serat polikondensat, dengan varietas utama adalah nilon 6 dan nilon 66. Sebagai jenis serat termoplastik, variasi suhu selama tahap manufaktur dan pemrosesan memiliki dampak signifikan pada sifat fisik dan kinerja pewarnaan nilon. Sifat serat yang unik dan prosedur pemrosesan keduanya memengaruhi efek pewarnaan rata akhir.

Faktor yang Mempengaruhi Sifat Pewarnaan Rata Nilon

1. Pengaruh Struktur Kain dan Serat

Dari perspektif seluruh proses pewarnaan dan penyelesaian, faktor paling langsung yang menyebabkan pewarnaan nilon yang tidak merata adalah kerapatan lungsin dan pakan kain yang tidak merata, variasi hitungan benang, dan perbedaan dalam batch produksi serat nilon yang digunakan dalam kain. Faktor-faktor ini semuanya dapat memengaruhi kinerja pewarnaan nilon, yang mengakibatkan pewarnaan yang tidak merata. Dari aspek serat, struktur kimia serat nilon adalah poliamida, dan terdapat sejumlah gugus amino tertentu di ujung rantai molekul serat. Karakteristik pewarnaan nilon dipengaruhi oleh perbedaan kimia dan fisik serat. Perbedaan ini dapat muncul selama proses pembuatan atau pemrosesan serat, dan secara langsung memengaruhi kinerja pewarnaan pewarna.

Perbedaan kimia berasal dari variasi kandungan gugus amino serat. Perbedaan tersebut dapat terjadi selama proses pemintalan, proses penarikan panas, atau proses penggabungan filamen. Perbedaan kandungan gugus amino menyebabkan variasi laju pewarnaan, terutama kapasitas adsorpsi akhir pewarna anionik. Perbedaan ini hanya dapat diminimalkan melalui kontrol yang cermat selama proses produksi. Menurut tips Pewarnaan & Pencetakan Baru, perbedaan struktur fisik pada benang terutama mencakup dua aspek: di satu sisi, mereka berasal dari perbedaan fisik keseluruhan benang, termasuk variasi hitungan benang, jumlah serat dalam benang, atau kehalusan serat, serta perbedaan antara kerutan ujung serat tunggal atau beberapa serat dalam benang; di sisi lain, mereka dihasilkan dari ketidakhomogenan struktur supermolekul serat nilon yang dihasilkan selama pemrosesan, seperti perbedaan kristalinitas, orientasi, atau struktur inti-kulit yang tidak merata di dalam serat. Ketika kain yang terbuat dari serat nilon dengan perbedaan kimia atau fisik diwarnai, kemungkinan besar akan terjadi garis warna memanjang pakan.

2. Pengaruh Kondisi Pra-perawatan

Pemilihan kondisi yang tidak tepat selama pra-perawatan kain nilon juga merupakan faktor penting yang menyebabkan pewarnaan yang tidak merata. Pra-perawatan kain yang tidak tepat terutama mencakup: perlakuan kain yang tidak merata, yang menyebabkan perbedaan signifikan dalam kinerja adsorpsi serat dan menghasilkan cacat pewarnaan seperti bintik-bintik; kenaikan suhu yang cepat selama proses pra-perawatan menggunakan mesin pewarnaan jigger, yang menyebabkan penyusutan tiba-tiba filamen nilon; atau suhu yang tidak merata selama pengaturan panas, yang keduanya dapat menyebabkan perbedaan struktural pada serat nilon, yang mengakibatkan pewarnaan yang tidak merata selama proses pewarnaan.

3. Pengaruh Kondisi Pewarnaan

(1) Pengaruh Suhu

Nilon adalah serat termoplastik. Oleh karena itu, laju pewarnaan serat sangat terkait dengan suhu, dan suhu pewarnaan harus lebih tinggi dari suhu transisi gelas (35-50℃) serat. Serat nilon mulai menyerap pewarna pada suhu 40℃. Seiring dengan kenaikan suhu, laju pewarnaan meningkat, dan proses pewarnaan pada dasarnya selesai pada suhu 100℃. Meskipun pewarnaan pada dasarnya dapat diselesaikan pada suhu 100℃, terus meningkatkan suhu bermanfaat untuk migrasi pewarna, sehingga meningkatkan sifat pewarnaan rata. Beberapa peneliti percaya bahwa laju penyerapan pewarna asam pada serat nilon terkait dengan suhu. Ketika suhu lebih tinggi dari suhu transisi gelas, mobilitas rantai makromolekul dalam serat meningkat, serat mengembang, memungkinkan pewarna menembus ke dalam serat dan bereaksi dengan gugus amino kationik di ujungnya. Namun, jika laju pemanasan tidak dikontrol dengan benar, pewarnaan yang tidak merata kemungkinan akan terjadi.

(2) Pengaruh Nilai pH

Selama pewarnaan serat nilon, ketika nilai pH bak pewarna relatif tinggi, sangat sedikit pewarna yang diserap ke serat. Ketika nilai pH bak pewarna turun ke tingkat tertentu, pewarna mulai diserap dan dengan cepat mencapai kejenuhan. Terus menurunkan nilai pH bak pewarna tidak secara signifikan meningkatkan penyerapan pewarna. Namun, ketika nilai pH selanjutnya turun menjadi 3, penyerapan pewarna meningkat tajam, yang mengakibatkan adsorpsi super-ekuivalen. Ketika serat nilon diwarnai dalam kondisi nilai pH yang sangat rendah, mereka dapat mengalami hidrolisis. Terutama setelah adsorpsi super-ekuivalen terjadi, nilai pH di dalam serat lebih rendah daripada di dalam larutan, yang mempercepat hidrolisis. Setelah hidrolisis, lebih banyak gugus amino dihasilkan, aksesibilitas serat meningkat, dan dapat menyerap lebih banyak pewarna, sehingga pewarnaan yang tidak merata lebih mungkin terjadi. Oleh karena itu, sesuai dengan kondisi aktual, meningkatkan nilai pH secara tepat dapat mengurangi terjadinya cacat pewarnaan seperti bintik-bintik.

(3) Pengaruh Bahan Tambahan

Serat nilon sebagian besar diwarnai dengan pewarna asam, dan bahan perata untuk pewarna asam terutama mencakup tiga jenis: anionik, kationik, dan non-ionik. Bahan perata anionik memiliki afinitas tertentu terhadap serat dalam medium asam dan bersaing dengan anion pewarna untuk situs pewarnaan pada serat. Afinitas mereka lebih rendah daripada afinitas anion pewarna, tetapi laju difusi mereka lebih cepat daripada laju difusi anion pewarna. Pada awal pewarnaan, bahan perata anionik bersaing dengan pewarna untuk tempat pewarnaan. Karena laju difusi mereka yang cepat, mereka mewarnai serat sebelum anion pewarna dan bergabung dengan gugus -NH₂ pada serat. Selanjutnya, mereka secara bertahap digantikan oleh anion pewarna dengan afinitas yang lebih tinggi terhadap serat. Hal ini mengurangi laju pewarnaan awal pewarna dan mencapai efek perataan. Menurut tips Pewarnaan & Pencetakan Baru, bahan perata kationik dan non-ionik memberikan efek perataan dengan menggabungkan dengan anion pewarna untuk mengurangi konsentrasi efektif anion pewarna dan secara bertahap melepaskan anion pewarna selama proses pewarnaan. Selain itu, faktor-faktor seperti waktu pewarnaan, kompatibilitas pewarna, konsentrasi bak pewarna, rasio cairan, dan laju sirkulasi cairan pewarna juga memengaruhi efek pewarnaan rata nilon selama pewarnaan.

Pendekatan untuk Meningkatkan Sifat Pewarnaan Rata Nilon

1. Pemilihan Pewarna

Pertama, pemilihan pewarna yang tepat adalah faktor kunci dalam meningkatkan sifat pewarnaan rata nilon. Ada berbagai macam pewarna yang dapat digunakan untuk mewarnai serat nilon. Di antara banyak jenis pewarna yang cocok untuk pewarnaan serat nilon, pewarna dispersi, pewarna anionik seperti pewarna asam, pewarna kompleks logam 1:2, dan pewarna langsung terpilih adalah yang paling penting.

Pewarna dispersi dengan struktur molekul sederhana, karena sifat non-ioniknya dan berat molekul yang rendah, dapat menutupi perbedaan fisik dan kimia pada serat nilon, tetapi pewarna ini hanya dapat mencapai ketahanan luntur warna sedang. Pewarna dispersi dengan struktur yang lebih kompleks dapat memberikan ketahanan luntur basah yang lebih baik saat mewarnai serat nilon, tetapi karena berat molekulnya yang tinggi, mereka hanya dapat menutupi perbedaan kimia dan bukan perbedaan fisik. Pewarna langsung terpilih memberikan ketahanan proses basah yang sangat baik untuk pewarnaan nilon dan ekonomis untuk memproduksi produk berwarna gelap. Dibandingkan dengan pewarna dispersi, pewarnaan dengan pewarna langsung paling terang dapat menghasilkan produk yang diwarnai relatif lebih cerah (dengan rona yang lebih baik daripada pewarna dispersi). Menurut tips Pewarnaan & Pencetakan Baru, pewarna asam sering digunakan untuk pewarnaan nilon. Keuntungan terbesar mereka adalah pewarnaan yang mudah, memungkinkan pencapaian rona yang lebih dalam. Prosedur dan persyaratan pewarnaan relatif sederhana, dan ketahanan luntur basah produk yang diwarnai baik, tetapi sifat pewarnaan ratanya lebih buruk daripada pewarna dispersi.

2. Pemilihan Proses Pra-pengaturan

Untuk meningkatkan sifat pewarnaan rata, persyaratan ketat harus dikenakan pada proses pemrosesan serat atau kain nilon, seperti pra-perawatan, pewarnaan, dan pengaturan panas. Dalam produksi aktual, penarikan dan pra-pengaturan dapat dilakukan sebelum pra-perawatan, umumnya dikontrol pada suhu 140-150℃ selama 30 detik, dengan jumlah umpan berlebih yang sesuai. Secara khusus, kain filamen nilon rentan terhadap lipatan selama pemrosesan suhu tinggi seperti pewarnaan, dan setelah lipatan terbentuk, sulit untuk dihilangkan, yang menyebabkan pewarnaan yang tidak merata dan memengaruhi penampilan. Oleh karena itu, pengaturan kain sebelum pewarnaan dapat memperbaiki bentuk kain, menstabilkan ukuran, dan mencegah cacat selama seluruh proses pemrosesan.

3. Pemilihan Kondisi Pewarnaan

(1) Pemilihan Nilai pH

Kontrol yang tepat terhadap nilai pH selama pewarnaan juga sangat penting untuk meningkatkan sifat pewarnaan rata. Seperti yang disebutkan sebelumnya, efek pewarnaan serat nilon sangat terkait dengan nilai pH bak pewarna. Meskipun nilai pH yang lebih rendah bermanfaat untuk penyerapan pewarna, semakin cepat laju pewarnaan, semakin besar penurunan sifat pewarnaan rata yang sesuai. Oleh karena itu, sangat penting untuk mengontrol nilai pH bak pewarna dengan benar. Umumnya, saat mewarnai nilon dengan pewarna asam, nilai pH bak pewarna dapat sangat asam, sedikit asam, atau netral.

(2) Pemilihan Bahan Tambahan

Pemilihan bahan tambahan pewarnaan seringkali sangat penting untuk keberhasilan pewarnaan. Menurut penelitian oleh para ahli pewarnaan dan penyelesaian, saat mewarnai nilon dengan pewarna asam, bahan tambahan anionik memiliki efek perataan terbaik. Fungsinya adalah untuk memblokir gugus amino terminal, sehingga mengontrol pewarnaan awal.

(3) Pemilihan Suhu

Suhu bak pewarna berbanding lurus dengan laju pewarnaan pewarna asam. Semakin tinggi suhu, semakin cepat laju pewarnaan. Terutama ketika suhu mencapai di atas 80℃, laju pewarnaan pewarna meningkat secara signifikan, sehingga sangat rentan terhadap cacat pewarnaan seperti bintik-bintik. Untuk mencapai efek pewarnaan yang paling seragam sebisa mungkin, beberapa ahli menyarankan untuk mengadopsi proses pewarnaan peningkatan suhu bertahap saat mewarnai nilon. Pewarnaan dimulai pada suhu 40℃, kemudian suhu secara bertahap dinaikkan hingga mendidih (kira-kira 45 menit), diikuti dengan pewarnaan lanjutan selama 45 menit. Laju pewarnaan relatif lambat pada suhu rendah, dan ketika suhu melebihi 80℃, laju pewarnaan meningkat dengan cepat, jadi suhu harus dinaikkan secara perlahan. Selain itu, kontrol yang tepat terhadap faktor-faktor seperti rasio cairan pewarnaan, laju sirkulasi cairan pewarna, dan konsentrasi cairan pewarna juga bermanfaat untuk meningkatkan efek pewarnaan rata nilon.

(4) Pemilihan Kondisi Lainnya

Pemilihan urutan penambahan bahan sebelum pewarnaan. Karena nilon dapat diwarnai pada suhu 40℃ (mendekati suhu ruangan), suhu cairan pewarna harus serendah mungkin sebelum menambahkan pewarna. Ada juga persyaratan tertentu untuk urutan penambahan bahan sebelum pewarnaan. Umumnya, urutan penambahan bahan adalah sebagai berikut: setelah memasukkan kain dan air ke dalam peralatan pewarnaan, sesuaikan rasio cairan, tambahkan bahan perata dan campur secara merata, dan terakhir tambahkan pewarna. Disarankan juga untuk menambahkan pewarna dalam beberapa batch. Karena laju pewarnaan adalah yang tercepat ketika pewarna baru saja ditambahkan ke bak pewarna, jangan terburu-buru untuk menaikkan suhu setelah menambahkan pewarna. Sebagai gantinya, pertahankan suhu pada suhu ruangan selama 15 menit, dan kemudian naikkan suhu sesuai dengan proses.

Pengaruh koreksi warna. Jika warna salah setelah pewarnaan dan koreksi warna diperlukan, disarankan untuk menguras cairan pewarna dan mewarnai lagi. Karena setelah pewarnaan selesai, cairan pewarna masih memiliki suhu tertentu (biasanya sekitar 60℃), dan suhu ini dengan mudah mendorong penyerapan pewarna. Oleh karena itu, ketika menambahkan bahan tambahan untuk koreksi warna, cacat pewarnaan seperti bintik-bintik dapat terjadi.

Kesimpulan

Sebagai kesimpulan, efek pewarnaan serat nilon dipengaruhi oleh banyak faktor. Oleh karena itu, dalam pengoperasian aktual, pewarna, bahan tambahan, proses pra-pengaturan, dan kondisi pewarnaan optimal yang sesuai seperti nilai pH, suhu, dan waktu harus dipilih sesuai dengan persyaratan pewarnaan tertentu. Hanya dengan mempertimbangkan faktor-faktor ini secara komprehensif, efek pewarnaan rata yang baik dapat dicapai.