Improvement of polyester dyeing at low temperature
Authors:   , Radei Shahram 
Published: November 2024

In this thesis the polyester dyeing at low temperatures has been assessed with two different methods: exhaustion method and thermosol method.
Exhaustion dyeing process was performed with high and low molecular-weight disperse dyes in presence of small proportion of two non-toxic and biobased aromatic auxiliaries, namely o-vanillin and coumarin with an organic co-solvent (n-butylacetate) in a micro-emulsion system. The kinetic and thermodynamic parameters of this process were analysed. The values of entropy and activation diffusion coefficients were obtained from the theory of absolute rates of dyeing. Moreover, color fastness to washing and ironing were determined. The study proved that color strength and dyestuff absorption on the polyester with this new micro-emulsion formulation at low temperature (95ºC) are similar to those achieved with high temperature exhaustion system at 135 ºC. Moreover, this new micro-emulsion system has the advantage of using eco-friendly auxiliaries being the dyeing system favorable from both economic and environmental points of view. Comparing both auxiliaries, it was found that, in general, polyester samples dyed with o-vanillin/n-butylacetate system yielded higher colour strength (K/S) and exhaustion percentage than the ones dyed with coumarin/n-butylacetate. Higher activated energies, activated entropy and diffusion coefficient were found for polyester samples dyed with o-vanillin/n-butylacetate.
Thermosol process was carried out with a low molecular disperse dye using two different impregnation padding baths (with or without lecithin) at two different impregnation times at 20º C (one minute or twenty four hours). The study demonstrated that values of K/S, dyeing efficiency, and dyestuff concentration into the fiber (mg dye/ g fiber) of dyed polyester samples increased due to action of lecithin. This reveals that if the padding solution contains lecithin less quantity of dyestuff will be required to reach same color shade. Moreover, samples dyed with twenty four hours of impregnation lead to higher color strength, efficiency and dyestuff concentration in the fiber than thermosolated polyester samples treated during one minute of impregnation time.
En aquesta tesi, s'ha estudiat la tintura de polièster a baixes temperatures amb dos mètodes diferents: el mètode d'esgotament i el mètode de termosol. El procés de tintura per esgotament es va realitzar amb colorants dispersos d'alt i baix pes molecular en presència d'una petita proporció de dos auxiliars aromàtics no tòxics i d¿origen natural (o-vanil·lina o cumarina) en un co-dissolvent orgànic (acetat de n-butil) en un sistema de micro-emulsió. D'aquest procés de tintura es van analitzar els paràmetres cinètics i termodinàmics. Els valors d'entropia i els coeficients de difusió d'activació es van obtenir a partir de la teoria de les velocitats absolutes de tintura. També es van determinar les solideses de la tintura a la rentada i a la planxada. L'estudi va demostrar que la intensitat del color i l'absorció del colorant en el polièster amb aquesta nova formulació de micro-emulsió a baixa temperatura (95ºC) és similar a l'aconseguida amb un sistema d'alta temperatura a 135 ºC. A més, aquest nou sistema de micro-emulsió té l'avantatge d'utilitzar auxiliars biodegradables i no tòxics, sent el sistema de tintura favorable des del punt de vista econòmic i mediambiental. Al comparar els dos auxiliars, es va veure que, en general, les mostres de polièster tenyides amb el sistema d'acetat de n-butil/o-vanil·lina van produir una major intensitat de color (K/S) i un major percentatge d'esgotament que les tenyides amb acetat de n-butil/cumarina. Es van obtenir valors d'energia d'activació, entropia d'activació i coeficient de difusió més alts per a les mostres de polièster tenyides amb acetat de n-butil/o-vanil·lina respecte a les de cumarina/n-butil. El procés de termosol es va dur a terme amb un colorant dispers de baix pes molecular utilitzant banys d'impregnació diferents (amb o sense lecitina) introduint la variable de dos temps d'impregnació diferents (un minut o quatre hores). L'estudi va demostrar que els valors de K/S, l'eficiència de la tintura i la concentració de colorant a la fibra (mg de colorant/g de la fibra) de les mostres de polièster tenyit van augmentar a causa de l'acció de la lecitina. Això revela que si la solució d'impregnació conté lecitina es requerirà menys quantitat de colorant per aconseguir la mateixa intensitat de color en el teixit de polièster. A més, les mostres tenyides amb quatre hores d'impregnació a temperatura ambient condueixen a una major intensitat de color, eficiència i concentració de colorant a la fibra que les mostres de polièster termosolades després d'un minut de temps d'impregnació
En esta tesis, se ha estudiado la tintura de poliéster a bajas temperaturas con dos métodos diferentes: el método de agotamiento y el método de termosol. El proceso de tintura por agotamiento se realizó con colorantes dispersos de alto y bajo peso molecular en presencia de una pequeña proporción de dos auxiliares aromáticos alternativos biobasados y no tóxicos (o-vainillina o cumarina) en un codisolvente orgánico (acetato de n-butilo) en un sistema de micro-emulsión. De dicho proceso de tintura se analizaron los parámetros cinéticos y termodinámicos. Los valores de entropía y los coeficientes de difusión de activación se obtuvieron a partir de la teoría de las velocidades absolutas de tintura. También se determinaron las solideces de la tintura al lavado y al planchado. El estudio demostró que la intensidad del color y la absorción del colorante en el poliéster con esta nueva formulación de micro-emulsión a baja temperatura (95ºC) es similar a la lograda con un sistema de alta temperatura a 135 ºC. Además, este nuevo sistema de micro-emulsión tiene la ventaja de utilizar auxiliares biodegradables y no tóxicos, siendo el sistema de tintura favorable desde el punto de vista económico y medioambiental. Al comparar ambos auxiliares, se vio que, en general, las muestras de poliéster teñidas con el sistema de acetato de n-butilo/o-vainillina produjeron una mayor intensidad de color (K/S) y un mayor porcentaje de agotamiento que las teñidas con acetato de nbutilo/ cumarina. Se obtuvieron valores de energía de activación, entropía de activación y coeficiente de difusión más altos para las muestras de poliéster teñidas con acetato de n-butilo/o-vainillina con respecto a las de cumarina/n-butilo.
El proceso de termosol se llevó a cabo con un colorante disperso de bajo peso molecular utilizando baños de impregnación diferentes (con o sin lecitina) introduciendo la variable de dos tiempos de impregnación diferentes (un minuto o veinticuatro horas). El estudio demostró que los valores de K/S, la eficiencia de la tintura y la concentración de colorante en la fibra (mg de colorante/g de la fibra) de las muestras de poliéster teñido aumentaron debido a la acción de la lecitina. Esto revela que si la solución de impregnación contiene lecitina se requerirá menos cantidad de colorante para alcanzar la misma intensidad de color en el tejido de poliéster. Además, las muestras teñidas con veinticuatro horas de impregnación a temperatura ambiente conducen a una mayor intensidad de color, eficiencia y concentración de colorante en la fibra que las muestras de poliéster termosoladas después de un minuto de tiempo de impregnación