Impression pigmentaire textile : Chimie des liants

Nanjiba Nour

Cet article décrit la chimie des liants et leur action dans l'impression pigmentaire des textiles en coton. L'impression de matériaux textiles est probablement mieux décrite comme un art industriel, ayant une longue histoire et un avenir assuré. L'impression textile est la plus polyvalente et la plus importante des méthodes utilisées pour introduire la couleur et le design dans les tissus textiles. Dans l'impression pigmentaire, des pigments insolubles, qui n'ont aucune affinité pour les fibres, sont fixés sur les fibres avec des liants ou liants. Dans l'impression textile, les colorants ou pigments sont transférés sur le tissu textile par des pâtes d'impression. Les liants sont le mécanisme utilisé pour conserver la couleur sur le tissu lors de l'utilisation de pigments pour l'impression de textiles. Le choix des liants dépendra toujours des exigences finales de solidité ainsi que des exigences de coût du procédé. Cette revue de l'article met davantage l'accent sur le besoin et les fonctions du liant dans l'impression pigmentaire ainsi que sur la chimie des liants et son action dans la fixation du pigment sur le substrat textile.

C'est quoi Binder ?

Les liants sont des produits chimiques qui lient les pigments aux fibres cellulosiques dans l'impression pigmentaire textile. Presque tous les liants utilisés dans l'impression pigmentaire textile sont des produits de polymérisation par addition. C'est une substance filmogène composée de macromolécules à longue chaîne qui, lorsqu'elles sont appliquées sur le textile avec le pigment, produisent un réseau tridimensionnel. Différents liants ont également été développés à cet effet, aboutissant finalement à l'utilisation d'émulsions eau-dans-huile et huile-dans-eau. Cela a grandement accéléré l'utilisation des pigments dans l'impression textile, puis les pigments sont devenus des matières colorantes majeures utilisées dans les impressions.

Impression pigmentaire

Actuellement, l'impression pigmentaire est peut-être la technique la plus couramment et la plus largement utilisée pour imprimer des textiles. En impression pigmentaire, pigments insolubles, qui n'ont aucune affinité pour la fibre et fixés sur le textile avec des liants selon le motif souhaité. Cette description est peut-être trop simpliste, mais elle distingue évidemment les pigments des colorants qui sont absorbés dans la fibre et s'y fixent à la suite de réactions propres au colorant. La pâte d'impression est le constituant principal de l'impression qui permet la formation des motifs prédéfinis. La pâte d'impression pour l'impression pigmentaire contient généralement des pigments, des émulsifiants, des liants, des adoucissants, des épaississants, des agents anti-mousse et un agent de réticulation.

Cependant, l'impression pigmentaire présente quelques problèmes - un durcissement à température relativement élevée, une main raide et une mauvaise résistance à la vaisselle des produits imprimés. Ces inconvénients sont liés au liant utilisé. Ainsi, pour améliorer la qualité des pigments, les propriétés globales des liants doivent être améliorées. Les méthodes pour abaisser la température de durcissement ont reçu le plus d'attention car le processus de durcissement à haute température non seulement gaspille de l'énergie mais risque également de détruire les substrats qui ne peuvent pas supporter les processus à haute température.

Classification des liants et sa fonction

En général, les liants pour l'impression textile sont classés en deux catégories : réactifs et non réactifs. Les liants non réactifs ne contiennent pas de groupes réactifs. En raison de l'absence de groupes réactifs, ils ne s'auto-réticulent pas pendant la fixation ou le durcissement. Ainsi, l'ajout d'un agent de fixation est nécessaire pour former un film de liant stable sur les substrats. Les liants réactifs contiennent des groupes réactifs généralement issus de la copolymérisation avec des monomères tels que le N-méthylacrylamide ou des composés similaires. Ces liants sont capables de s'auto-réticuler et de former un film stable lors de la fixation.

Les liants sont généralement ajoutés à la pâte d'impression afin de :

• Enrober le pigment et permettre l'impression de dispersions très fines,

• Protéger le pigment des abrasions mécaniques,

• Fixez le pigment sur les fibres et

Qualités essentielles des liants

Le liant utilisé en impression pigmentaire doit avoir certaines qualités. Le liant ne doit pas coaguler en raison des forces de cisaillement agissant pendant l'impression. S'il y a coagulation, un colmatage de l'écran et un blocage des gravures des rouleaux d'impression se produisent lors de l'impression proprement dite. Le film de liant doit être clair, d'épaisseur régulière, lisse, ni trop dur ni mou. Il doit être de nature élastique, avoir une bonne adhérence au substrat sans être collant. Il doit avoir une bonne résistance aux contraintes chimiques et mécaniques et être facilement détachable des gravures des rouleaux d'impression, des trames, des fonds gris et des blanchets. Parmi ces propriétés, une peut être améliorée au détriment des autres. Les bons liants doivent être des composés incolores et inodores qui se dispersent facilement et en douceur dans les pâtes d'impression sans nuire à la viscosité et qui sont facilement éliminés des équipements d'impression, tels que les écrans et les rouleaux. Les liants doivent former des films flexibles qui encapsulent les particules de pigment et adhèrent aux tissus sans gonfler pendant le lavage et le nettoyage à sec.

Les liants textiles sont nécessaires pour former une matrice pour piéger la particule de pigment et doivent être stables aux forces extérieures qui auraient tendance à déloger le pigment du substrat textile, comme le lavage ou le frottement. Un liant doit se prêter à l'application et avoir d'autres caractéristiques pour renforcer l'effet colorant du pigment. Etant donné que la coloration des pigments est un effet additif au substrat, les composants de cet ajout auront tendance à modifier le toucher du substrat du tissu.

Faits sur les liants d'impression pigmentaire

La plupart des liants d'impression pigmentaire sur le marché sont des copolymères de macromolécules qui sont formés par des procédés de polymérisation en émulsion à partir de monomères à base de vinyle. Ils contiennent des sections hydrophiles, qui les rendent dispersibles dans des formulations de pâte d'impression et des groupes fonctionnels de chaîne latérale, dont certains sont capables de former des films par des réactions de réticulation. La réticulation est la "colle" qui donne la structure aux films de liant qui encapsulent et ici les pigments aux tissus. Les groupes fonctionnels qui ne forment généralement pas de réticulation sont les acrylates de méthyle, d'éthyle et de butyle, l'acrylonitrile, le styrène et les groupes éthyle, tandis que les groupes qui réagissent pour former des réticulations sont l'acrylamide, le méthylolacrylamide, l'acrylate d'hydroxyéthyle, l'acide acrylique, l'acide méthacrylique et l'acide fumarique. Beaucoup de ces groupes sont hydrophobes et aident à prévenir le gonflement de la pâte d'impression dans l'eau.

L'utilisation de gluten de blé chimiquement modifié comme liant dans les pâtes d'impression pigmentaire pour textiles a été étudiée afin que les propriétés de performance nécessaires dans les liants d'impression pigmentaire textile pour les vêtements et les applications intérieures puissent être atteintes par des méthodes économiques de modification chimique. Cette étude a amélioré la solubilité dans les solutions alcalines et les propriétés techniques résultant de la modification chimique du gluten pour les liants papier. Le gluten de blé est composé de deux protéines insolubles dans l'eau présentes dans la farine de blé, la gluténine et la gliadine. Les molécules de gluténine ont des configurations linéaires et le potentiel de former des disulfures et d'autres réticulations. La gliadine est constituée de petites molécules globulaires, est douce et possède de bonnes propriétés adhésives.

Les propriétés de solidité au craquelage du tissu imprimé pigmentaire sont inférieures à la solidité au craquelage du tissu imprimé réactif, en raison de l'insolubilité des pigments. Cependant, la solidité au crocking peut être améliorée en sélectionnant le liant approprié. étudié que certains nouveaux oligomères aqueux préparés (liant) d'acrylate de polyuréthane à base de polyéthylène glycol ou d'éthoxylate-co-propoxylate de glycérol n'ayant aucun composé organique volatil peuvent être utilisés en toute sécurité pour la préparation de pâte d'impression pour la sérigraphie de tous les types de tissus textiles utilisant des colorants pigmentaires . L'intensité de la couleur (K/S) la plus élevée est obtenue et les propriétés de solidité sont comprises entre bonnes et excellentes pour les échantillons imprimés à l'aide d'acrylate de polyuréthane à base de copropoxylate d'éthoxylate de glycérol, et ce quel que soit le type de tissu imprimé. Le K/S le plus bas est obtenu en cas d'utilisation d'Ebecryl 2002 comme liant commercial. Le liant de PUA à base de PEG2000 donne un meilleur K/S que le liant de PUA à base de PEG1000 plus 2000 pour tous les types de tissus imprimés sauf dans le cas de la laine imprimée, l'inverse est vrai.

Encore une fois, la résistance au frottement du tissu en polyester dépend de l'élasticité du liant, de l'adhérence sur les matériaux textiles et de la dispersion inégale du pigment dans la pâte d'impression. Le liant était bien dispersé et avait la même élasticité ; ces résultats ont indiqué que le traitement au plasma améliorait l'adhérence des tissus à la pâte d'impression et également au liant. Les résultats de résistance au frottement peuvent être attribués à une meilleure résistance du film de liant des tissus traités au plasma que des tissus non traités. Après le traitement au plasma, la quantité de liaison entre le liant et les fibres et la résistance des liaisons chimiques ont augmenté en raison de l'augmentation des groupes polaires.

Dans la fixation de pigments sur des textiles à l'aide de liants ; Les technologies de séchage UV et par rayonnement sont utilisées dans l'industrie textile, en raison de la faible consommation d'énergie, de la courte période de démarrage, du séchage rapide et fiable, de la faible pollution de l'environnement, du séchage à température ambiante, du gain de place, etc.

Action du liant dans la fixation des pigments

La différence entre les processus de teinture et la pigmentation est que les textiles colorés par pigment nécessitent une procédure de durcissement. Puisque les pigments n'ont pas d'affinité avec les textiles. La fixation des pigments sur les textiles repose sur des liants qui nécessitent un processus de durcissement pour maintenir les pigments sur un textile. Le durcissement conventionnel est un processus thermique dans lequel les textiles colorés par des pigments doivent être séchés puis durcis à la chaleur pour convertir la base organique molle (monomère et/ou oligomère) en un polymère résistant. Le séchage UV est une alternative au procédé thermique. Les formulations de résine à durcissement UV contiennent des oligomères, des monomères et des photo-initiateurs. Ces composants peuvent être polymérisés (durcis) par le mécanisme des radicaux libres à l'aide d'un photo-initiateur qui déclenche une réaction de durcissement quasi instantanée lors de l'exposition à la lumière UV. Ainsi, le durcissement UV produit un réseau complètement polymérisé en quelques secondes et est plus rapide que le durcissement thermique. Le durcissement UV pour l'impression pigmentaire a été étudié. Les problèmes associés au processus incluent une faible résistance au pot, une main de tissu rigide et une faible efficacité de durcissement de la résine lorsque des pigments sont impliqués. L'impression avec un pigment dispersé dans des compositions liquides durcissables par rayonnement et le durcissement aux ultraviolets éliminent l'étape de séchage et réduisent considérablement l'énergie nécessaire au durcissement. Des vitesses de séchage élevées, des densités de réticulation élevées et l'absence de solvants organiques ont fait du séchage UV une technologie bien établie pour toutes sortes d'applications de revêtements et d'encres.

Aujourd'hui, de nombreux monomères et oligomères durcissables aux UV comme le polyéther, le polyester, l'époxy, le polyacrylate et les acrylates d'uréthane sont disponibles. Par le choix des matières premières, à savoir les oligomères comme liants et monomères d'accompagnement, et les photo-initiateurs, les propriétés du film telles que la dureté, la flexibilité, la résistance et l'adhérence peuvent être contrôlées de manière très flexible. Les propriétés de solidité des impressions dépendent du type de liant utilisé ainsi que du type de tissu textile choisi. La concentration et le type des liants affectent l'intensité de la couleur des impressions durcies aux UV.

Principales références :

• Le rôle des liants et sa chimie dans l'impression pigmentaire textile, Journal of Textile Science & Engineering

• La théorie de la coloration des textiles." Société des teinturiers et coloristes

Le développement de l'impression pigmentaire au cours des 50 dernières années ". Revue des progrès de la coloration et sujets connexes