Efikasnost mikrovalnog fiksiranja reaktivnog bojila C. I. Reactive Red 24 u digitalnom tisku pamučnih tkanina

Efikasnost mikrovalnog fiksiranja reaktivnog bojila C. I. Reactive Red 24 u

digitalnom tisku pamuènih tkanina

Dr.sc. Branko Neral, dipl.ing.

Prof.dr.sc. Sonja Šostar Turk, dipl.ing. Dr.sc. Reinhold Schneider, dipl.ing.*

Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo, Inštitut za tekstilne materiale in oblikovanje Maribor, Slovenija

*_{Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung/Institut für Textilchemie und Chemiefasern} Denkendorf, Deutschland

e-mail: branko.neral@uni-mb.si UDK: 677.016.4:677.027.5 Prispjelo 26.06.2006. Izvorni znanstveni rad

Istražena je efikasnost mikrovalnog fiksiranja reaktivnog bojila C. I. Reactive Red 24, tiskanog na pamuènoj tkanini tehnologijom digitalnog tiska. Pamuène tka-nine bile su impregnirane otopinom ugušæivaèa, alkalije, uree i oksidacijskog sred-stva. Nakon impregnacije slijedilo je sušenje, tisak reaktivnog bojila digitalnim printerom, fiksiranje, pranje i sapunanje. Rezultati fiksiranja bojila zasiæenom parom i vruæim zrakom usporeðeni su s karakteristikama tiska fiksiranih mikrov-alovima. Ispitan je utjecaj vremena i snage mikrovalova na promjenu karakter-istika impregniranih tekstilnih supstrata. Na temelju rezultata može se zakljuèiti da su karakteristike mikrovalno fiksiranog tiska usporedive s karakteristikama digitalnog tiska reaktivnim bojilima, koji su bili fiksirani konvencionalnim me-todama.

Kljuène rijeèi:efikasnost mikrovalnog fiksiranja, reaktivna bojila, digitalni ti-sak

1. Uvod

Tehnologija tiska za tekstil mijenja se brzo i intenzivno. Zbog neprekid-nih zahtjeva tržišta, tekstilna indus-trija je primorana tražiti i razvijati rješenja koja skraæuju vrijeme proizvodnje, smanjuju troškove, poveæavaju stupanj kakvoæe proiz-voda i usluge, nude veæu raznolikost proizvoda i smanjuju optereæenje okoliša.

Digitalne tehnologije tiska veæ se nekoliko godina upotrebljavaju u industriji tekstilnog tiska jer su se pokazale uèinkovitima. Uvoðenje digitalnoga tiska na tekstil u proiz-vodni proces može se podijeliti u tri vremenska razdoblja. Poèetkom 1990. godina tisak mlazom tinte (ink-jet) pretežno se upotrebljavao samo za tisak kolekcija uzoraka. S razvojem tehnologije glava na printerima i bojila u drugoj polovi-ci devedesetih, tisak mlazom tinte

se poèeo upotrebljavati u proizvod-nim fazama pripreme tekstila za ti-sak i za titi-sak malih metraža, osno-va za transfer-tisak sportske odjeæe, zastava i propagandnih poruka. Tako se upotrebljavala tehnologija tiska kontinuiranim mlazom i is-prekidanim mlazom, odnosno kapi-ma tzv. DOD tehnologija (bubble-jet, piezo printeri) s rezolucijama od 150 do 300 dpi i malim proizvod-nim kapacitetima, koji su iznosili do 5 m2_{/h. Proizvoðaèi su nudili i za} ovaj tisak na tekstilu razvili reaktiv-na, kisela i disperzna bojila. Znaèaj-ka treæe faze, tj. faze današnjeg raz-voja i uvoðenja digitalnog tiska na tekstil, su piezo printeri s kapaci-tetom tiska do 200 m2_/h, rezoluci-jom 720 dpi i moguænošæu tiska reaktivnim, kiselim, disperznim i pigmentnim bojilima [1].

Bez obzira na prednosti digitalne tehnologije tiska tekstila, za sada se

ne mogu izbjeæi sve one faze na-knadne obrade tiska koje su poznate u konvencionalnim procesima tiska tekstila. Digitalne otiske reaktivnih bojila na celuloznim vlaknima još uvijek treba sušiti i fiksirati za-siæenom ili pregrijanom parom, ispirati i sapunati kako bi se postig-la zahtijevana kakvoæa tiska, briljantnost i postojanost obojenja, jasnoæa uzoraka i opipa.

Poznato je da reaktivno bojilo na-kon nanosa treba fiksirati za-siæenom, suhom ili pregrijanom parom, što se izvodi u parionicima i rasteznim sušionicima. Para služi kao izvor topline i vlage koja prelazi na vlakno i na tiskarski nanos, što uzrokuje bubrenje ugušæivaèa i vlakna kao i otapanje reaktivnog bojila i njegovo difundiranje u vla-kno [2]. U pravilu su parionici ve-likih dimenzija i obujma što zahtje-va dosta vremena za pripremu i

za-grijavanje. Oscilacija homogenosti topline i vlage u razlièitim komo-rama parionika odražava se na mi-jenjanje kakvoæe tiska reaktivnim bojilom. Ove èinjenice dovode do primjene i razvoja odgovarajuæih tehnièkih rješenja koja æe ukloniti nedostatke konvencionalnih tehno-loških rješenja fiksiranja. Jedna od tehnologija, èije se upotreba veæ dokazala u ostalim procesima ople-menjivanja tekstila, nesumnjivo je tehnologija dielektriènog zagrijava-nja, koja se dijeli na tehnologiju ra-diovalnog i mikrovalnog zagrijava-nja [3, 4].

Mikrovalno zagrijavanje temelji se na svojstvu materije da apsorbira elektromagnetsku energiju i pret-vara je u toplinu. Osnovne prednosti upotrebe mikrovalne tehnologije sušenja pokazale su se u veæoj br-zini sušenja, uštedi energije, boljoj kontroli procesa, selektivnosti za-grijavanja i poboljšanju kvalitete proizvoda.

U elektromagnetskom spektru pod-ruèje mikrovalnog zraèenja nalazi se izmeðu infracrvenih i radio-frekventnih valova, što odgovara valnim duljinama od 1 cm do 1 m, odnosno frekvencijama izmeðu 109 i 3.₁₀11 _{Hz. Mikrovalni valovi u} mnogoèemu su srodni ostalim vrsta-ma zraèenja. Metalni vrsta-materijali ih odbijaju, neki dielektrici ih apsor-biraju, a drugi materijali ih propu-štaju [5].

Industrijske kao i kuæne mikrovalne peænice rade pri frekvenciji od 2,45 GHz (12,25 cm), što odgovara en-ergiji fotona od 0,0016 eV (0,155 kJ mol–1_{). Poznato je da su} mikrova-lovi neionizirajuæi te nemaju do-voljnu energiju da potaknu kidanje kemijskih veza koje iznose od 0,2 do 5,2 eV. Interakcija izmjeniènog elektriènog polja visokofrekvent-nog mikrovalvisokofrekvent-nog zraèenja i materije odgovorna je za uèinak zagrijava-nja. U fizikalnom smislu elektrièno polje inducira polarizaciju naboja unutar materije, dok njegova orijen-tacija u mikrovalnom spektru ovisi o vremenu s frekvencijom od 2,45 GHz. Vektor elektriènog polja

mi-jenja smjer približno svakih 10–12 _s. Djelovanje izmjeniènog elektriènog poljapotièe rotaciju polarnih mole-kula, kao npr. molekula vode, no njihovo kretanje nije uvijek do-voljno brzo te one ne mogu slijediti brze izmjene smjera polja. To kaš-njenje molekula za izmjeniènim elektriènim poljem,dovodi do pre-laženja elektromagnetske energije u toplinsku energiju koja je posljedi-ca rotacije dipola ili ionske vo-dljivosti. Rotacija dipola je interak-cija tijekom koje polarne molekule rotacijom nastoje slijediti smjer iz-mjeniènog elektriènog polja, a nje-zina jakost ovisi o polarnosti mole-kula i njihovoj sposobnosti da sli-jede brze izmjene smjera. Ionska vodljivost se javlja ako su prisutni slobodni ioni ili ionske vrste u medi-ju na koji djeluje mikrovalno zraèenje, te dolazi do njihovog kre-tanja djelovanjem izmjeniènog elektriènog polja [6, 7].

Zagrijavanje i sušenje pomoæu mikrovalova bitno se razlikuje od konvekcijskog, kondukcijskog ili radijacijskog naèina zagrijavanja. Dok konvencionalne metode ovise o polaganom kretanju topline od površine materijala prema unutraš-njosti, zagrijavanje mikrovalnom energijom je volumetrijsko [8]. Kada se sve molekule pod utjeca-jem elektromagnetskog polja poènu kretati jednakom brzinom, cijeli se materijal istovremeno zagrije, i to od iznutra prema van, èime se is-tovremeno izbjegavaju svi nedosta-ci sušenja od površine prema unu-trašnjosti. Nastala toplina zbog dielektriènih gubitaka obuhvati ci-jeli materijal jednakomjerno, neo-visno o debljini i provodljivosti ma-terijala [9, 10].

Dosta je istraživanja u tekstilnim procesima provedeno upotrebom i uèinkovitošæu dielektriène teh-nologije. Rezultati istraživanja potvrdili su opravdanost i uèinkovi-tost dielektriènoga fiksiranja u procesima bojadisanja pamuènih, vunenih i PES vlakana [11-15]. Upotreba novorazvijene mikroval-ne tehnologije za fiksiranje ra-zlièitih apretura na celuloznoj

tkani-ni dala je zadovoljavajuæe rezultate, u odreðenim sluèajevima èak i bolje nego što ih daju konvencionalni postupci fiksiranja [16-19]. Jedno od prvih istraživanja namije-njeno dielektriènom fiksiranju bo-jila na tisku tekstila provedeno je u tvrtki Dawson Int. Ltd. (UK) [20]. Oni su razvijali i ispitivali tehnolo-giju radiofrekventnog fiksiranja bo-jila primjenom transfernog tiska i ustanovili da tehnološka rješenja omoguæavaju minimalnu potrošnju vode i optimalno iskorištavanje energije kod mokrih postupaka transfernog tiska na tekstilu. Jedna-ko su taJedna-ko bila istraživanja visoJedna-ko- visoko-frekventnog fiksiranja reaktivnih bojila tiskanih na vunenoj tkanini. Ukazala su na probleme osigura-vanja homogenosti rasporeðiosigura-vanja elektriène energije u tkanini i s tim povezanu egalnost tisaka [21, 22]. Istraživanjima u ovome radu želje-lo se provjeriti i ocijeniti efikasnost mikrovalnog fiksiranja reaktivnog C. I. Reactive Red 24 bojila digital-no tiskadigital-nog na pamuèdigital-noj tkanini i usporediti ih s karakteristikama ter-mofiksiranih i fiksiranih zasiæenom parom. Za tu je svrhu pripremljena otopina bojila i nanesena tehnologi-jom digitalnog tiska na impreg-niranu tkaninu, fiksirana i oprana.

2. Eksperimentalni dio

Za dostignuæe postizanja postav-ljenih ciljeva istraživanja upotrije-bljena je pamuèna tkanina, kupelj za impregniranje, digitalni printer, otopina reaktivnog bojila, mikro-valna peænica, prototipna mikroval-na laboratorijska sušilica kao i naprave i metode za ocjenjivanje uèinkovitosti fiksiranja otisaka.

2.1. Ispitivana tkanina

Za tisak je upotrijebljena 100%-tna pamuèna tkanina u platnenom vezu s gustoæom osnove 28 cm-1_, gus-toæom potke 26 cm-1 _{i površinske} mase 120 g/m2_{. Tkanina je bila} odškrobljena, bijeljena i merceri-zirana te pripremljena za bojadisa-nje i tisak. Stupanj bjeline WICIEpa

-muène tkanine iznosio je 83,10 jedi-nica, stupanj požuæenja YIE313 7,14 jedinica, dok je pH vodenog ek-strakta po ISO 3071 [23] iznosio 8,16.

2.2. Apretura tkanine

Tiskarska pasta za direktni tisak tek-stila reaktivnim bojilima sadrži osim bojila, ugušæivaè, alkaliju,

hidrotropno sredstvo i ostala po-moæna sredstva potrebna, za tisak i vezivanje bojila na celulozno vla-kno. Zbog visoke viskoznosti klasi-ènih tiskarskih pasta, nemoguæe ih je nanositi upotrebom printera s teh-nologijom tiska mlazom tinte (ink-jet) jer bi došlo do trenutnog zaèe-pljenja mlaznica glava printera. Tako se kemikalije i tiskarska po-moæna sredstva u vodenoj otopini nanesu na celuloznu tkaninu apre-tiranjem, nakon èega slijedi digital-ni tisak reaktivdigital-nim bojilima. Pamuèna tkanina bila je apretirana vodenom otopinom alginatnog ugušæivaèa srednje viskoznosti, sode, uree i oksidacijskog sredstva. Impregniranje tkanine otopinom bilo je izvedeno na laboratorijskom fularu s efektom cijeðenja 80%, nakon èega je slijedilo sušenje na zraku na sobnoj temperaturi. Sastav apreturnih kupelji prikazan je u tab.1, dok su uvjeti apretiranja dani u tab.2.

2.3. Reaktivno bojilo za digitalni tisak tkanina

Upotrijebljeno je crveno reaktivno bojilo C. I. Reactive Red 24 proiz-voðaèa CHT Bezema (Švicarska), koje je namijenjeno za tisak na ce-luloznim vlaknima. Bojilo C. I. Reactive Red 24 je monofunkcio-nalno bojilo sa monoklortriazin-skom reaktivnom skupinom, koja u alkalnom mediju po naèelu nukleo-filne supstitucije reagira s –OH skupinama celuloze, te tako postiže kemijsku kovalentnu vezu. Bojilo C. I. Reactive Red 24 naneseno tiskom može biti fiksirano zasiæenom parom, pregrijanom vodenom parom, kao i vruæim zrakom [24]. C. I. Reactive Red 24 bojilo za ti-sak digitalnim printerom bilo je pripremljeno kao otopina sa 63% vode, 15% bojila, 20% propilen-glikola i 2% pomoænih tvari za podešavanje pH vrijednosti, po-vršinske napetosti, viskoznosti i sredstva koje sprjeèava nastajanje i rast mikroorganizama u vodenim otopinama.

Važnije fizikalne karakteristike upotrijebljene vodene otopine C. I.

)D]D 8YMHWL .RQYHQFLRQDOQRILNVLUDQMH 0LNURYDOQRILNVLUDQMH ,PSUHJQLUDQMH /DERUDWRULMVNLIXODU0DWKLV+9)âYLFDUVND 3ULWLVDN_3D %U]LQDPPLQ (IHNWFLMH HQMD 6XãHQMH /DERUDWRULMVNLVXãLRQLN0DWKLV'+(âYLFDUVND 9UXüL]UDNPLQQD_& 7LVDN ,QNMHWSULQWHU7;(QFDG6$' 7HKQRORJLMDWLVND'2'LPSXOVQLWRSOLQVNLQDþLQQDVWDMDQMD POD]DNDSOMLFD 5H]ROXFLMDGSL 6PMHUWLVNDGYRVPMHUQL .YDOLWHWDWLVNDQDþLQ7H[WLOH 3URJUDPVNDRSUHPD7H[W3ULQW95,36RSKLVâYLF 6XãHQMH /DERUDWRULMVNL VXãLRQLN0DWKLV '+( 9UXüL]UDNPLQ QD_& )LNVLUDQMH /DERUDWRULMVNL VXãLRQLN 0DWKLV '+( ]DVLüHQDSDUDPLQQD_& LOL YUXüL]UDNPLQQD_& 2SWLTXLFN&.0RXOLQH[ )UDQFXVND 6QDJD: )UHNYHQFLMD0+] LOL 3URWRWLSQDPLNURYDOQDQDSUDYD 0LNURZHOOHQ7URFNQHU 1MHPDþND 6QDJD±N: %U]LQDWUDQVWUDNHPPLQ )UHNYHQFLMD0+] 1DNQDGQD

REUDGD +ODGQRLVSLUDQMH9UXüHLVSLUDQMH

6DSXQDQMHPLQQDR_&.2J/ +ODGQRLVSLUDQMH

Tab.2 Faze i uvjeti fiksiranja reaktivnog bojila C. I. Reactive Red 24 digitalno tiskanih uzoraka

Tab.1 Sustav kupelji za impregniranje pamuène tkanine

2]QDND WNDQLQH .RQFHQWUDFLMDXJXãüLYDþD J/ .RQFHQWUDFLMD XUHH J/ .RQFHQWUDFLMD VRGH J/ .RQFHQWUDFLMD RNVLGVUHGVWYD J/ $ $ $ $ % % % %

Reactive Red 24 bojila za digitalni tisak bile su: pH 7,52, elektrièna vodljivost 9,76 mS/cm, viskoznost 28,65 mPas (kod 62,1._s–1 _{i 25±0,5} 0_{C), površinska napetost 26,33 mN/} m (25±2 0_{C), te maksimalna} apsorp-cija kod 530 nm.

Uzorci tiska C. I. Reactive Red 24 bojilom na impregniranoj tkanini na-kon sušenja na zraku su fiksirani za-siæenom parom ili vruæim zrakom u laboratorijskom parioniku. Nakon faze fiksiranja slijedilo je hladno i vruæe ispiranje, sapunanje i hladno pranje, èime su bila odstranjena sva pomoæna sredstva kao i ostaci boji-la, koja se nisu vezala za celulozno vlakno.

2.4. Digitalni tisak

Za postupak tiska impregniranih tkanina upotrijebljen je digitalni printer 1500 TX Encad, koji pripa-da skupini DOD printera s toplin-skom (bubble-jet) tehnologijom tvorbe niza kapljica. Takvi su se printeri najèešæe upotrebljavali poèetkom ovog stoljeæa zbog rela-tivno niske nabavne cijene, dosta velike brzine tiska i visoke kakvoæe tiska u boji. Ink-jet printeri 1500 TX Encad su namijenjeni tiskanju po-jedinaènih dijelova tekstila kao i tiskanju kolekcija i dezena na ma-lim metražama.

Digitalni printer 1500 TX Encad omoguæuje pet razlièitih kvaliteta tiska, tab.3. Tisak na naèin Draft je najbrži (9 min/m2_{), ali je slabije} kakvoæe, dok je tisak na naèin En-hanced nešto sporiji (34 min/m2_{), ali} zato znatno bolje kakvoæe. Može se zakljuèiti da se brzina tiska sma-njuje od naèina Draft do naèina En-hanced, dok kakvoæa tiska

istovre-meno raste. Buduæi da je digitalni printer 1500 TX Encad razvijen prije svega za tisak tekstila, dodan mu je još jedan naèin tiska, tzv. Tex-tile. Primjenom Textile naèina tis-ka kolièina nanesenog bojila je veæa i iznosi 11,5 mL/m2 _{, èime se postižu} otisci poveæane jakosti boje. Uvjeti tiska pamuènih tkanina pri-kazani su u tab.2.

2.5. Mikrovalno fiksiranje

Nakon postupka impregniranja pa-muène tkanine i digitalnog tiska sli-jedilo je fiksiranje u mikrovalnoj peænici Optiquick CK3 Moulinex (F) uz konstantnu snagu 850 W i s razlièitim vremenom fiksiranja, sl.1. Glavni dijelovi mikrovalne

peænice su: magnetron, valovod te prostor za zagrijavanje. U magnet-ronu, koji se sastoji od cilindriène katode oko koje je smještena cilin-drièna anoda sa šupljinama koje predstavljaju rezonatore, nastaje mikrovalno zraèenje snage oko 1 kW koje se prenosi valovodom i usmjerava kroz šupljine u rezonant-nu kutiju paralelopipednog oblika tj. prostor za zagrijavanje [25]. Tu se mikrovalovi odbijaju od glatkih, metalnih stijena, padaju na uzorak koji ih apsorbira i pretvara u toplin-sku energiju. Da bi prostor za zagri-javanje funkcionirao kao rezonator u kojem nastaju stojni valovi, njegove dimenzije moraju biti usk-laðene s frekvencijom valova [26]. Mikrovalnom zraèenju u mikroval-noj peænici bio je najprije izložen neobraðeni, i kasnije impregnirani supstrat, nakon èega je slijedilo fik-siranje digitalno tiskanog C. I. Re-active Red 24 bojila na pamuènoj tkanini.

Uzorci tkanine tiskani bojilom C. I. Reactive Red 24 mlazom tinte fik-sirani su s mikrovalnom prototip-nom napravom Mikrowellen Trock-ener (D), sastavljenom od mikro-valnog generatora snage zraèenja od 4,4 do 6,0 kW, valovodom, trans-portnom trakom za dovoðenje otis-nutih uzoraka, sustavom vodenog hlaðenja generatora i sustavom za-štite korisnika od mikrovalnog zraèenja, sl.2. Na dva magnetrona prikljuèeni su valovodi kvadratnog presjeka, koji prenose elektromag-netske valove te ih prisiljavaju da se rasporede uzduž njihove osi, reflek-tirajuæi se od stijene do stijene [27].

Tab.3 Karakteristike razlièitih kvaliteta tiska mlazom tinte (ink-jet) printerom 1500 TX Encad

1DþLQ %URMSUROD]D 6PMHUWLVNDQMD 1DQRVERMLOD_P/P %U]LQDWLVND_PLQP

7H[WLOH -HGQRVPMHUQR (QKDQFHG -HGQRVPMHUQR 4XDOLW\ 'YRVPMHUQR 1RUPDO 'YRVPMHUQR 'UDIW 'YRVPMHUQR

Sl.1 Mikrovalna peænica Optiquick CK3 Moulinex

Sl.2 Prototipna laboratorijska mikrovalna naprava za fiksiranje bojila otisnutih uzoraka

Tehnièka izvedba valovoda sastoji se od ravnih dijelova i koljena val-ovoda. Na boènim stijenama ravnih dijelova valovoda nalaze se otvori za dovod uzoraka koji se izlože homogenoj raspodjeli mikrovalne energije. Da bi se sprijeèila ošteæe-nja megnetrona zbog refleksije neapsorbirane mikrovalne energije, na kraju valovoda nalaze se zakljuè-ni otpori (tekuæa voda) koji apsorb-iraju ostatak energije.

Frekvencija mikrovalova kako u mikrovalnoj peænici Moulinex, tako i kod prototipne laboratorijske naprave bila je 2 450 MHz. Uvjeti mikrovalnog fiksiranja su navede-ni u tab.2.

2.6. Metode ispitivanja

Postojanost obojenja fiksiranih oti-saka na pranje na 60 o_{C ispitano je} prema normi EN 20105-C03 [28], dok je postojanost obojenja na tren-je u suhom i mokrom stanju ispitano u skladu sa SIST ISO 105-X12 [29]. Za specificiranje karakteristika obo-jenih supstrata, njegovih impreg-nacija i fiksiranih digitalno tiskanih uzoraka crvenog bojila, upotrije-bljen je spektrofotometar Spectra-Flash SF 600 Plus Datacolor (Švi-carska), èiji su sastavni dijelovi: ksenonska žarulja, refleksijsko-di-fuzijska jedinica (Ulbrichtova kug-la), konkavna holografska mrežica i detektor s 32 fotodiode. Mjerenja refleksije izvedena su u podruèju valnih dužina od 400 do 700 nm, s mjernim otvorom promjera 12 mm, geometrijom mjerenja d/8 i uk-ljuèenim sjajem. Na temelju izmje-renih vrijednosti refleksije s pro-gramskom opremom Datamaster V 2.0 Datacolor izraèunate su L*ab,

C*ab, habCIE i K/S vrijednosti za D65/10. Uz pomoæ Microsoft Excel programa i u skladu s preporukama i uputstvima CIE i ASTM izraèu-nate su vrijednosti stupnja bjeline

WICIE i stupnja požuæenja YIE313 ASTM [30].

Vrijednosti dubine tona obojenja tj.

K/S vrijednosti izraèunate su na osnovi jednadžbe (1),

K / S = ((1 -bl)2 / 2bl)) - ((1 -bsr)2 / 2bsr))

(1)

gdje je K apsorpcijska konstanta, S

konstanta rasipanja svjetlosti, bl

re-misija otiska kod valne duljine l i

bsr remisija netiskane pamuène tka-nine kod valne duljine l.

Ocjenjivanje stupnja bjeline WICIE izvedeno je na temelju spektro-fotometrijskih mjerenja remisije i izraèuna prema jednadžbi (2),

WICIE= Y + 800 (x0 – x) + 1700 (y0 – y)

(2) gdje je WICIE stupanj bjeline CIE, Y standardna vrijednost boje CIE, x0,

y0 koordinate akromatiène toèke svjetlosti D65 CIE i spektralne os-jetljivosti oka CIE mjereno pod kutom od 10o _(x

o=0.3138, yo= 0,3310), i x, y standardni udjeli boje CIE.

Stupnjevi požuæenja YIE313 ocijenje-ni su prema ASTM E313 pomoæu jednadžbe (3),

YIE313 = 100 (1 – ((0,847 Z) / Y)) (3) gdje je YIE313 stupanj požuæenja ASTM E313 i Z, Y standardne vri-jednosti boje CIE.

Udio fiksiranoga bojila D (%) na tkanini odreðen je na osnovu mje-renja K/S vrijednosti otisaka i izraèuna jakosti boje.

Jakosti boje uzoraka izraèunate su prema jednadžbi (4) [31, 32], IN

¦

O O .6 [ \ ] (4) gdje je fkfaktor jakosti boje, K/S Kubelka-Munk vrijednost, x–, y– i z–

spektralna osjetljivost oka CIE pod kutom od 10o_{. Slijedio je izraèun} prema jednadžbi (5),

D = ( f2 / f1 ) 100 (5) gdje je D udio fiksiranog bojila, f2 faktor jakosti boje otiska nakon pranja, f1 faktor jakosti boje prije pranja.

3. Rezultati i rasprava

Ispitana je efikasnost mikrovalnog fiksiranja reaktivnog bojila C. I. Reactive Red 24, nanesenog na pa-muènu tkaninu tehnologijom digitalnog tiska. Pamuène tkanine su bile impregnirane otopinom ugušæivaèa, alkalije, uree i oksida-cijskog sredstva. Nakon impreg-niranja slijedilo je sušenje, tisak digitalnim printerom, fiksiranje i pranje.

3.1. Karakteristike klasièno fiksiranih digitalnih otisaka

Nakon pripreme vodenih kupelji s razlièitim koncentracijama uree i alginatnog ugušæivaèa, slijedilo je impregniranje, digitalni tisak C. I. Reactive Red 24 bojila, fiksiranje zasiæenom parom ili vruæim zrakom i ocjenjivanje uèinka. Rezultati su prikazani u tab.4.

Iz rezultata fiksiranja reaktivnog bojila zasiæenom parom, tab.4 evi-dentno je da sa porastom kolièine uree u kupelji s kojom je bila tkani-na impregniratkani-na, raste zasiæenost

C*

ab, te dolazi do promjena boje, odnosno vrijednosti hab.. Najviše vrijednosti boje imaju uzorci s oznakama A3 (C* ab=64,05, hab=20,76, K/S530=26,79, 150 g/L uree) i B3 (C* ab=64,03,h*ab=16,73, K/S530=25,46, 100 g/L ugušæivaèa i 50 g/L uree). Iznenaðuje èinjenica da otisci serije uzoraka B, koji su fiksirani zasiæenom parom, imaju niže vrijednosti udjela fiksiranog bojila nego uzorci A, što se pripisuje alginatnom ugušæivaèu koji je oèi-to zapreka difundiranju reaktivnog bojila iz površine pamuène tkanine u njenu unutrašnjost i niskoj reak-tivnosti monoklortriazinskog boji-la. Najviši stupanj fiksiranja za-siæenom parom otisaka C. I. Reac-tive Red 24 dostignut je kod uzora-ka A3 (81,23%) i B3 (85,14%). Najveæe vrijednosti zasiæenosti, dubine tonova obojenja tiskanih uzoraka i kolièine fiksiranih bojila C. I. Reactive Red 24 (tab.4) su kod termofiksiranih uzoraka A4 i B4,

gdje je sadržaj uree u impregnirnim kupeljima bio najviši (200 g/L). Stupanj fiksiranja bojila kod ka A4 dostiže 79,40%, a kod uzor-ka B4 83,94%.

Najviše postojanosti obojenja tiskanih uzoraka na pranje i trenje u mokrom imali su uzorci fiksirani zasiæenom parom A3 i B3, dok se meðu termofiksiranim uzorcima is-tièu uzorci A4 i B4.

3.2. Utjecaj mikrovalova na ka-rakteristike pamuène tkanine

Neobraðene i impregnirane tkanine serije A i B bile su u klimatiziranom prostoru na 20 o_{C i 65% relativnoj} vlazi 24 h, nakon èega je slijedilo gravimetrijsko odreðivanje upijene vlage, zagrijavanje u mikrovalnoj peænici Optiquick CK3 Moulinex snage 850 W tijekom 2, 3 i 4 min. Promjena stupnja bjeline i stupnja požuæenja u ovisnosti o vremenu djelovanja mikrovalova snage 850 W prikazana je u tab.5 i 6. Valja napomenuti da vremena fiksiranja predstavljaju ukupna vremena u kojem je generator proizvodio mikrovalove. Na sl.3 je prikazan gubitak mase uzoraka koji su bili izloženi mikrovalovima snage 850 W u mikrovalnoj peænici.

Mjerenja masa uzoraka pokazala su da uzorci kroz 24 h u

klimatizira-)LNVLUDQMH 8]RUDN /

DE &DE KDE .6 ' 3RVWRMDQRVWRERMHQMD

R_{&PLQ 3UDQMH}R_{& 7UHQMHPRNUR}

$ $ $ $ % % % % $ $ $ $ % % % %

Tab.4 Karakteristike digitalnog tiska reaktivnog bojila C. I. Reactive Red 24 razlièitih postupaka fiksiranja (102 / 8 – fik-siranje zasiæenom parom, 140 / 4 – termofikfik-siranje)

8]RUDN 9ULMHPHILNVLUDQMD / DE &DE KDE :,&,( <,( V 68%

Tab.5 Karakteristike neimpregniranih tkanina (SUB) koje su bile izložene utjecaju mikrovalova snage 850 W u mikrovalnoj peænici Optiquick CK3 Mouli-nex

nim uvjetima upijaju 4,67% vlage, uzorci serije A od 6,36 do 6,85% i uzorci serije B od 5,01 do 7,96% vlage.

Utvrðeno je da izlaganje pamuène tkanine mikrovalovima snage 850 W kroz dulje vrijeme ne uzrokuje

bitne promjene stupnja bjeline WICIE (tab.5), èije vrijednosti zauzimaju interval izmeðu 82,69 i 84,66, što važi i za stupanj požuæenja YIE313. Niti vizualna ocjena nije potvrdila promjene bjeline i požuæenja, što bi ukazivalo na pojave degradacije

Sl.3Promjena mase (dm) klimatiziranog supstrata (KL) i supstrata nakvašenog vodom (OE60) pod utjecajem mikrovalova snage 850 W u mikrovalnoj peæni-ci Optiquick CK3 Moulinex

vlakana kao posljedice djelovanja topline ili mikrovalnog zraèenja. Isto otkriæe se potvrdilo i kod zraèenja supstrata u prototipnoj mikrovalnoj napravi.

Na temelju rezultata prikazanih u tab.6 može se zakljuèiti da impreg-nacije utjeèu na smanjenje stupnja bjeline WICIE u prosjeku za 27 jedi-nica serije A, i da se neznatno mi-jenjaju prilikom izlaganja mikro-valovima. Mikrovalno djelovanje utjeèe na promjenu stupnja požuæe-nja YIE313,koji raste s rastuæom koncentracijom uree. Tako mikro-valna obrada utjeèe na porast stup-nja požuæestup-nja kod uzorka A1 za 0,44 jedinice, kod uzorka A2 za 1,89 jedinica, kod uzorka A3 za 1,46 jedinica i kod uzorka A4 za 2,62 jedinice.

Slièna otkriæa mogu se utvrditi kod analize rezultata utjecaja mikrovalova na karakteristike obo-jenja tiskanih uzoraka impreg-niranih tkanina serije B, tab.6. Mikrovalovi snage 850 W ne utjeèu na promjenu stupnja bjeline, dok se stupanj požuæenja zamjetno promi-jeni i iznosi za uzorak B1 0,86 jedi-nica, za uzorak B2 1,8 jedijedi-nica, za uzorak B3 2,29 jedinica i za uzorak B4 3,43 jedinice. Veæi porast stup-nja požuæestup-nja kod uzoraka serije B moglo bi se pripisati ugušæivaèu, koji okružuje vlakno s tankim polimernim filmom te jakim ap-sorpcijskim sposobnostima uree. Èinjenica je da porast kolièine uree u impregnaciji tkanina serije B uzrokuje i porast kolièine

apsorbi-rane vode, što uzrokuje i veæu kolièinu nastale topline prilikom djelovanja mikrovalova na polarne molekule vode u vlaknu.

Iz sl.3 može se zakljuèiti da zagri-javanje kondicionirane pamuène tkanine s mikrovalovima snage 850 W uzrokuje zagrijavanje i is-hlapljivanje upijene vlage za 60 s, dok sva voda u uzorku koji je bio nakvašen vodom (60% OE) ispari u 130 s.

3.3. Karakteristike digitalnog tiska mikrovalno fiksiranog reaktivnog bojila

Prva ispitivanja fiksiranja reaktiv-nog bojila na digitalno tiskanim uzorcima provedena su u mikroval-noj peænici Optiquick CK3 Moulin-ex. S obzirom na èinjenicu da je bila upotrijebljena mikrovalna peænica za kuæanstvo, u njoj je bila stakle-na posuda stakle-napunjestakle-na vodom i pokrivena staklenom ploèom jer bi u suprotnom sluèaju moglo doæi do kvara generatora mikrovalova. Pri-je provoðenja svakog mikrovalnog fiksiranja staklena posuda se napu-nila sa 150 mL hladne vode. Zbog poznate nehomogene raspodjele ja-kosti mikrovalnog polja u peænici, svi uzorci su se mikrovalno obraði-vali na istoj poziciji prostora za za-grijavanje, koja je odreðena na os-novi metode opisane u [8, 33]. Na-kon tiskanja pamuène tkanine odmah je uslijedilo mikrovalno fik-siranje kako bi uzorak izgubio što manju kolièinu vlage.

Karakteristike obojenja tiskanih uzo-raka, udio fiksiranog bojila, posto-janost obojenja na pranje na 60 o_{C i} postojanosti obojenja na trenje u mokrom u smjeru osnove mikroval-no fiksiranih otisaka sa snagom 850 W prikazani su u tab.7. Prikaza-na su samo oPrikaza-na vremePrikaza-na fiksiranja kada je generator mikrovalova radio. Promjene postojanosti obojenja tis-kanih uzoraka na trenje u mokrom u smjeru potke, prikazane su uz pro-mjene obojenja ispitivane po osnovi. Vrijednosti dubine obojenja fik-siranih uzoraka A1 (tab.7) su niske, što važi kako za udio fiksiranog

Tab.6 Karakteristike impregniranih tkanina (slijepe probe) koje su bile izložene utjecaju mikrovalova snage 850 W u mikrovalnoj peænici Optiquick CK3 Moulinex 8]RUDN 9ULMHPHILNVLUDQMD / DE &DE KDE :,&,( <,( V $ $ $ $ % % % %

bojila tako i za postojanost na pranje i trenje. S poveæavanjem koncen-tracije uree u kupelji za impregnira-nje i produljeimpregnira-njem vremena fiksira-nja raste i K/S vrijednosti, udio fik-siranog bojila, kao i razine posto-janosti. Najviše vrijednosti ima uzorak A3 (100 g/L), koji je bio mikrovalno fiksiran sa 850 W 180 s, nakon èega slijedi uzorak s oznakom A4 (150 g/L), fiksiran 135 s.

Slièan utjecaj poveæavanja koncen-tracije uree i vremena fiksiranja na trend rasta K/S vrijednosti te stupnja fiksiranja zapaža se i kod mikroval-no fiksiranih uzoraka serije B (tab.7), iako njihove vrijednosti zaostaju za vrijednostima uzoraka serije A. Relativno niske stupnjeve udjela fiksiranih bojila i kao posljedica toga takoðer niske stupnjeve posto-janosti može se pripisati djelovanju

i konstrukciji mikrovalnog genera-tora peænice. Naime, generator pri punoj nazivnoj snazi nije djelovao neprestano, nego u vremenskim in-tervalima od 20 s, što je nedvojbeno utjecalo na dozu i homogenost djelovanja mikrovalnog polja na pamuènu tkaninu.

Na osnovi analize rezultata fiksira-nja s mikrovalovima snage 850 W izvedeno je još i fiksiranje na

pro-Tab.7 Karakteristike uzoraka digitalnog tiska reaktivnog bojila C. I. Reactive Red 24 fiksiranih mikrovalovima snage 850 W u mikrovalnoj peænici Optiquick CK3 Moulinex

8]RUDN 9ULMHPH ILNVLUDQMD /

DE &DE KDE .6 ' 3RVWRMDQRVWRERMHQMD

V 3UDQMHR_{& 7UHQMHPRNUR}

$ $ $ $ % % % %

8]RUDN )LNVLUDQMH / DE &DE KDE .6 ' 3RVWRMDQRVWRERMHQMD

PLQ 3UDQMHR_{& 7UHQMHPRNUR}

$ $ $ $

Tab.8 Karakteristike uzoraka digitalno tiskanog reaktivnog bojila C. I. Reactive Red 24 fiksiranih prototipnom mikroval-nom napravom Mikrowellen Trockner brzimikroval-nom fiksiranja 0,28 m/min

totipnoj mikrovalnoj laboratorijskoj napravi, s ravninskim gibanjem mi-krovalova u valovodima, te homo-genoj raspodjeli intenziteta energi-je duž cienergi-jele širine uzoraka. Neposredno nakon digitalnog tiska slijedilo je mikrovalno fiksiranje s 4,5, 5 ili 6 kW uz konstantnu brzinu dovodnog traka koja je iznosila 0,28 m/min. Najbolja svojstva pokazali su mikrovalno fiksirani uzorci serije A. Na osnovi prikazanih rezultata u tab.8 može se ponovno zakljuèiti da poveæanje koncentracije uree i jako-sti mikrovalova povoljno utjeèe na karakteristike uzoraka digitalno tiskanog reaktivnog bojila C.I. Rea-ctive Red 24. Uzorak A3 (100 g/L uree), fiksiran s mikrovalovima snage 6 kW, tako je postigao najvišu K/S vrijednost (22,87), udio fik-siranja (83,36) kao i postojanosti obojenja na pranje (4-5) i trenje u mokrom (5). Oèito je da je nanese-no bojilo brzo difundiralo u unutraš-njost vlakna natopljenog s ureom i alkalijom, gdje je pod utjecajem mikrovalova došlo do uspješnog kovalentnog vezivanja na celuloz-no vlakceluloz-no.

Mikrovalno fiksiranje uzoraka seri-je B se niseri-je pokazalo najuspseri-ješnijim s prototipnom laboratorijskom na-pravom, što se može pripisati otežanom difundiranju bojila s po-vršine vlakna kroz sloj alginatnog ugušæivaèa u amorfna podruèja ce-luloznog vlakna.

4. Zakljuèak

Rezultati izvedenog istraživanja upuæuju na zakljuèak da je upotreba mikrovalne tehnologije za fiksiranje reaktivnog C. I. Reactive Red 24 bojila tijekom digitalnog tiska efi-kasna. Kakvoæa mikrovalno fik-siranih uzoraka na pamuènoj tkanini je po svojim karakteristikama boje obojenja, kao i s obzirom na stupanj fiksiranog bojila i postojanosti obo-jenja, usporediva s karakteristikama termofiksiranih otisaka i otisaka fik-siranih zasiæenom parom.

Ekološka problematika uree ne može se izbjeæi ni u sluèaju mikro-valnog fiksiranja reaktivnih otisaka. Pokazalo se da mikrovalno fiksira-nje impregniranih pamuènih tkani-na postiže optimalne rezultate sa sadržajem od 100 g/L do 150 g/L uree. Bilo bi logièno dalja istraživanja usmjeriti u djelomiènu ili cjelovitu zamjenu uree s alterna-tivnim kemikalijama (diciandiamid, ciklodekstrin) kao i s uvoðenjem postupka dvofaznog fiksiranja ili sustava za vlaženje i nanošenje do-datne vode na otisak neposredno prije fiksiranja [34]. Dakako, bilo bi potrebno istražiti i efikasnost mi-krovalnog fiksiranja digitalnih oti-saka višefunkcionalnih reaktivnih bojila i razviti on-line tehnološka rješenja mikrovalnog fiksiranja digitalno tiskanog tekstila.

L i t e r a t u r a :

[1] Tyler D.J.: Textile digital printing technologies, Woodhead Publishing Limited, Cambridge 2005, 20-24 [2] Miles L.W.C.: Textile priniting,

Society of Dyers and Colourists, West Yorkshire (1994) 153-172 [3] Mock G.: Electrotechnology

appli-cations in textile manufacturing, http://www.ntcresearch.org., 5.12.2005

[4] Burkinshaw S.M.: Textile applica-tion of dielectric heating, Colourage Annual (1986), 83-86

[5] Ðonlagiæ D. et al: Fotonika, Univer-za v Mariboru, Maribor 1997, 53-57

[6] Zrinski I., M. Eckert-Maksiæ: Primjena mikrovalnog zraèenja u organskoj sintezi, Kem. Ind. 54

(2005.) 11, 469-476

[7] Haghi A.K.: Application of Micro-wave Techniques in Textile Chem-istry – A Review, Asian J. Chem. 17

(2005)2, 639-654

[8] Sander A., A. Glasnoviæ: Procjena karakteristiènih velièina u procesu sušenja, Kem. Ind. 53 (2004.) 3, 109-115

[9] Soljaèiæ I. i sur.: Osnove opleme-njivanja tekstila, Knjiga I, Sveuèi-lište u Zagrebu, Zagreb 1992., 48

[10] Lindtner V.: Tehnologija apre-ture, I. del, Univerza v Ljubljani; Ljubljana 1971, 251

[11] Haggag K.: Fixation of Pad-Dye-ings Of Cotton Using Microwave Heating, American Dyestuff Re-port 78 (1990) 8, 26-30

[12] Delany M.: Microwave Heating for Dye Fixation, JSDC 89 (1993) 3, 296-297

[13] Gibson M.: The application of ra-dio frequency heating techniques in woll processing, Wool Science Review 45 (1973) 16, 16-27 [14] Haggag K. et al: Dyeing

Polyes-ter With Microwave Heating Us-ing Disperse Fyestuffs, American Dyestuff Report 84 (1995) 3, 22-36

[15] Corsi L. et al: New finishing processes to impart functional properties on textile surfaces, http://www.fashionnet.org, 12.12.2005

[16] Katoviæ D. i sur.: Primjena mikrovalova u procesima ople-menjivanja, Tekstil 54 (2005.) 7, 319-325

[17] Katoviæ D. i sur.: Microwaves in Chemical Finishing of Textiles, http://ieeexplore.ieee.org/iel5/ 10745/33869/01613471.pdf, 20.6.2006

[18] Bischof Vukušiæ S. i sur.: Nove ekološke obrade visokog ople-menjivanja tekstilija primjenom mikrovalova, Zbornik radova XVIII. Hrvatski skup kemièara i kemijskih inženjera, HDKI – HKD, Zagreb 2003., 296 [19] Pourová M., J. Vrba: Microwave

Drying of Textile Materials and Optimization of a Resonant Ap-plicator, Acta Polytechnica 5

(2006) 46, 3-7

[20] Smith G.A.: Radio Frequency Methods of Wet Transfer Print-ing, Textilveredlung 12 (1977) 5, 217-220

[21] Schumacher-Hamedat U. et al: Untersuchungen zur HF-unter-stützen Textilausrüstung in kon-stanter Dampfatmosphäre, Melli-and Textilbereich 4 (1996) 243-250

[22] Hakeim O.A. et al: Greener print-ing of natural colour usprint-ing micro-wave fixation, Indian Journal of Fibre and Textile Reserach (2003) 2,216-220

[23] ISO 3071:2005. Textiles - Deter-mination of pH of aqueous ex-tract, Geneve, 2005

[24] Reactive printing, Tehnièka do-kumentacija, Bezema AG., 2004 [25] ...: Moulinex microwave oven, http://www.comlab. ox.ac.uk/, 29.9.1999

[26] Voršiè J., J. Bratina: Elektroter-mija, Fakulteta za elektrotehniko, raèunalništvoin informatiko Uni-verze v Mariboru, Maribor 2000, 119-127

[27] Smrkiæ Z.: Mikrovalna elektroni-ka, Školska knjiga, Zagreb 1990., 207-265

[28] EN 20105-C03:1996. Textiles – Tests for colour fastness – Part

SUMMARY

Efficiency of Microwave Fixation of Digital Prints of the Reactive Dyestuff C.I. Reactive Red 24

B. Neral, S. Šostar Turk, R. Schneider*

The efficiency of microwave fixation of prints of the reactive dye C.I. Reactive 24 applied to a cotton fabric using the digital print technology has been investigated. Cotton fabrics were im-pregnated with a solution of thickener, alkali, urea and oxidizing agent. After impregnation, dry-ing, printing of the reactive dye by the digital printer, fixation, washing and saponification were carried out. The results of the fixation of prints with saturated steam and hot air were compared with the characteristics of the microwave-fixed prints. The effects of time and microwave power on a change in characteristics of impregnated textile substrates were tested. Based on the results obtained it may be concluded that the characteristics of microwave-fixed prints comparable with the characteristics of digital prints are of reactive dyes fixed by classic methods.

Key words: efficiency of microwave fixation, digital print, reactive dyes

University of Maribor, Faculty of Mechanical Engineering Institute for Textile Materials and Design

Maribor, Slovenia

*_{Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung/Institut für Textilchemie und Chemiefasern} Denkendorf, Deutschland

e-mail: branko.neral@uni-mb.si Received June 26, 2006 Effizienz der Mikrowellenfixierung der Digitaldrucke mittels

des Reaktivfarbstoffs C.I. Reactive Red 24

Die Effizienz der Mikrowellenfixierung von Drucken des Reaktivfarbstoffs C.I. Reactive Red 24 aufgetragen auf einen Baumwollstoff mittels der digitalen Drucktechnik ist untersucht worden. Baumwollstoffe wurden mit einer Lösung aus Verdickungsmittel, Alkali, Harnstoff und Oxida-tionsmittel imprägniert. Nach der Imprägnierung folgten Trocknen, Druck des Reaktivfarbstoffs mit dem Digitaldrucker, Fixierung, Waschen und Verseifung. Die Ergebnisse der Fixierung von Drucken mit gesättigtem Dampf und Heißluft wurden mit den Merkmalen der mikrowellenfixi-erten Drucke verglichen. Die Wirkung der Zeit und Mikrowellenkraft auf eine Änderung der Merkmale von imprägnierten Textilsubstraten wurden getestet. Aufgrund der Ergebnisse kann es geschlossen werden, dass die Merkmale von mikrowellenfixierten Drucken mit den Merkmalen der digitalen Reaktivfarbstoffdrucken vergleichbar sind, die durch klassische Methoden fixiert wurden.

C03: Colour fastness to washing: Test 3, Geneve, 1996

[29] SIST ISO 105-X12:1993. Tex-tiles – Tests for colour fastness – Part X12: Colour fastness to rub-bing, Geneve, 1993

[30] ASTM E313-00:1993. Standard Parctice for Calculating Yellow-ness and WhiteYellow-ness Indices from Instrumentally Measured Color Coordinationes, 1993

[31] Baumann W. et al: Determination of relative colour strength and residual colour difference by means of reflectance measure-ments, JSDC 103 (1987) 2, 100-105

[32] Golob V. i sur.: Bojadisarska svoj-stva bifunkcionalnih monofluoro-s-triazinskih reaktivnih bojila, Tekstil 47 (1998.) 10, 501-506 [33] Kraisheh M.A.M. et al:

Micro-wave and Air Drying I. Funda-mental Considerations and As-sumptions for the Simplified Thermal Considerations and As-sumptions for the Simplified Thermal Calculations of Volu-metric Power Absortion, Jour. of Food Engi. 33 (1997) 207-219 [34] Dawson T.L., C.J. Hawkyard: A

new millennium of textile print-ing, Review of Progress in Colo-ration 30 (2000) 7, 12