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        中草藥茜草染料對(duì)粘膠非織造布染色工藝探討

        2012-12-27 09:20:10朱正鋒周麗娟
        關(guān)鍵詞:工藝優(yōu)化

        朱正鋒,韓 倩,周麗娟,張 品

        (中原工學(xué)院,鄭州450007)

        中草藥茜草染料對(duì)粘膠非織造布染色工藝探討

        朱正鋒,韓 倩,周麗娟,張 品

        (中原工學(xué)院,鄭州450007)

        以粘膠非織造布(100g/m2)為載體,探討了茜草染液的染色工藝參數(shù)對(duì)其染色效果的影響.試驗(yàn)采用先媒后染工藝,以明礬作為媒染劑,媒染劑用量為8%(o.w.f),媒染時(shí)間為20min,在單因子試驗(yàn)基礎(chǔ)上通過(guò)L9(34)正交工藝優(yōu)化,以反射率及色牢度等作為考核指標(biāo),得到茜草染粘膠非織造布的最佳工藝參數(shù):染液濃度3%、染色溫度100℃、染色時(shí)間30min、染液pH值12.試驗(yàn)結(jié)果對(duì)同類研究探討具有一定的參考價(jià)值.

        茜草;粘膠非織造布;色牢度;正交優(yōu)化;色特征值

        茜草(Rubia cordifolia L.)的干燥根及根莖富含蒽酮類、紫茜素、茜素等化學(xué)物質(zhì),是一種始用于商周時(shí)代的紅色植物染料[1].其水提取液對(duì)金黃色葡萄球菌、肺炎雙球菌、流感桿菌及部分皮膚真菌有一定的抑制作用[2].本課題以天然茜草為基材,用水提法制備了茜草紅色染料,通過(guò)L9(34)正交優(yōu)化試驗(yàn)研究了該染料對(duì)粘膠非織造布的染色工藝,可對(duì)同類研究提供一定的參考價(jià)值.

        1 試 驗(yàn)

        1.1 試驗(yàn)材料與儀器

        (1)材料:粘膠非織造布(100g/m2),茜草(藥店市售,粉碎至約120目),明礬(KAl(SO4)2·12H2O),鹽酸(HCl),氫氧化鈉(NaOH),皂片.

        (2)主要儀器:YP202精密電子天平(感量200g/1mg),萬(wàn)用電爐DL-1,DZKW-S-4型電子恒溫水浴鍋(北京市永光明醫(yī)療儀器廠),Y571L摩擦色牢度儀(萊州市電子儀器有限公司),YG611A日曬色牢度儀(常州紡織儀器廠有限公司),SW-12(L)耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)(萊州市電子儀器有限公司),YG631型汗?jié)n色牢度儀(萊州市電子儀器有限公司),Datacolor SF600X電腦測(cè)配色儀(美國(guó)Datacolor公司),7230分光光度計(jì)(廈門分析儀器廠),PHS-25型精密pH計(jì)(上海盛磁儀器有限公司).

        1.2 試驗(yàn)方法

        1.2.1 茜草染液的水提制備

        先將30g茜草加適量的水浸泡,發(fā)酵24h(以切斷色素與葡萄糖母體的連接,減小上染過(guò)程的空間位阻效應(yīng)[3]),然后將茜草洗凈撈出,在酒精濃度為60%(V/V)的加熱回流裝置上沸煮1.5h,回流提取2次,合并提取液,過(guò)濾,濃縮制成濃度為5%的茜草染液(染液實(shí)際濃度由7230分光光度計(jì)測(cè)定).

        1.2.2 染色性能測(cè)試

        用Datacolor SF600X電腦測(cè)配色儀測(cè)試染色后粘膠非織造布的反射率R、顏色特征值Lab、與未染色原樣色差△E等顏色特征值.耐日曬色牢度按GB/T8427-1998測(cè)定[4];耐皂洗色牢度按 GB/T3921.1-1997測(cè)定[5];耐汗?jié)n色牢度按 GB/T3922-1995測(cè)定[5];耐摩擦色牢度按GB/T3920-1997測(cè)定[5].每指標(biāo)分別測(cè)試3次,計(jì)算平均值.

        1.2.3 染色試驗(yàn)

        采用先媒后染工藝,將取自同一樣本的粘膠非織造布在20℃時(shí)投入明礬媒染液(8%(o.w.f),媒染20min,固定浴比1∶50.選取染液濃度、染色溫度、pH值、染色時(shí)間分別進(jìn)行單因子優(yōu)化及正交試驗(yàn),每因子試驗(yàn)3次.

        (1)染液濃度優(yōu)化.固定染色溫度100℃,染色時(shí)間30min,染液pH值6,染液濃度分別為1%、2%、3%、4%、5%.

        (2)染色溫度優(yōu)化.固定染液濃度3%,染色時(shí)間30min,染液pH值6,染液溫度分別為70℃、80℃、90℃、100℃.

        (3)染色時(shí)間優(yōu)化.固定染液濃度3%,染色溫度100℃,染液pH值6,染色時(shí)間分別為10min、20min、30min、40min.

        (4)染液pH值優(yōu)化.固定染液濃度3%,染色溫度100℃,染色時(shí)間30min,染液pH值分別為4、5、7、9、12.

        (5)染色工藝正交優(yōu)化.在單因子試驗(yàn)基礎(chǔ)上,選用L9(34)正交工藝進(jìn)行優(yōu)化.正交設(shè)計(jì)表如表1所示.

        表1 茜草染色正交設(shè)計(jì)因素與水平表

        2 結(jié)果與討論

        2.1 單因子對(duì)染色后材料的反射率的影響

        單因子對(duì)茜草染色后材料在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的反射率的影響如圖1所示.

        2.2 單因子對(duì)染色后材料的顏色特征值的影響

        單因子對(duì)茜草染色后材料的顏色特征值的影響如表2所示.

        綜合分析圖1和表2,得到如下結(jié)論.

        (1)從圖1可知:

        ①在可見(jiàn)光范圍內(nèi),染液濃度、染色溫度、染色時(shí)間、染液pH值對(duì)反射率R的影響曲線形態(tài)一致,呈S形.

        表2 單因子染色后材料的顏色特征值

        ②經(jīng)茜草染料染色的粘膠非織造布主反射區(qū)間為波長(zhǎng)650~780nm的橙紅色區(qū)域,染色后材料反射率為60%~80%;且隨著染液濃度增大,材料反射率以一定梯度增大.

        ③隨著染液pH值增大、染色時(shí)間增長(zhǎng),染色后材料反射率呈降低趨勢(shì).

        (2)從表2可知:

        ①隨著染液pH值的增大,染色后材料的亮度值L以一定梯度降低;其余各因子參數(shù)對(duì)亮度的影響不明顯.

        ②特征值a越大,說(shuō)明染色后材料越紅.經(jīng)茜草染料染色的粘膠非織造布主反射區(qū)間的橙紅色區(qū)域,其a值在10.85~20.22之間,較集中;且隨著染液濃度增大、染液pH值增大,染色后材料的a值呈增大趨勢(shì).

        ③特征值b越大,說(shuō)明染色后材料偏黃色光.經(jīng)茜草染料染色的粘膠非織造布主反射區(qū)間的橙紅色區(qū)域,其b值在11.75~26.76之間,較分散.染液濃度、染色時(shí)間2個(gè)參數(shù)的取值對(duì)b值的影響不大;染色溫度升高,b值減??;染液pH值增大,b值呈一定梯度降低.

        ④各因子參數(shù)的取值對(duì)色差ΔE的影響無(wú)明顯區(qū)別.

        (3)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)成本控制的需要,本研究選取染液濃度2%~4%、染色溫度80~100℃、染色時(shí)間20~40min、染液pH值7~12進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化.

        2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

        2.3.1 正交試驗(yàn)結(jié)果

        茜草染色性能正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果如表3所示.

        表3 茜草染色性能正交優(yōu)化試驗(yàn)分析表

        2.3.2 影響因素排序分析

        由表3的計(jì)算結(jié)果(這里從略)進(jìn)行影響因素排序分析,可以得出:影響R的因素排序?yàn)镈>A>C>B;影響K/S的因素排序?yàn)锳>D>C>B;影響耐皂洗色牢度的因素排序?yàn)锳>D≥B>C;影響耐日曬色牢度的因素排序?yàn)锽≥D>A>C;影響耐摩擦色牢度的因素排序?yàn)镃>B≥A≥D;影響耐汗?jié)n色牢度的因素排序?yàn)锽>A≥C≥D.

        分析可知,本正交優(yōu)化試驗(yàn)得到的茜草染色最優(yōu)工藝組合方案為A2B3C2D3,即最優(yōu)染色工藝參數(shù)是:染液濃度3%,染液pH值12,染色時(shí)間30min,染色溫度100℃.

        采用最優(yōu)工藝參數(shù)做驗(yàn)證試驗(yàn),結(jié)果如表4所示.

        表4 最佳工藝參數(shù)驗(yàn)證結(jié)果

        3 結(jié) 語(yǔ)

        (1)試驗(yàn)得到中草藥茜草染料染粘膠非織造布的最優(yōu)工藝:運(yùn)用前媒染色法,采用明礬作為媒染劑,媒染劑用量為8%(o.w.f),媒染時(shí)間為20min,染液濃度為3%,染色溫度為100℃,染色時(shí)間為30min,染液pH值為12;

        (2)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),茜草染液用于粘膠非織造布染色時(shí),上染速度快,采用先媒后染工藝,染色效果好,織物的各項(xiàng)色牢度可達(dá)3級(jí),具有一定的使用價(jià)值.

        [1] 孫云嵩.茜草——紅色的植物染料[J].絲綢,2001(11):20-22.

        [2] 高學(xué)敏.中藥學(xué)[M].北京:中國(guó)中醫(yī)藥出版社,2007:298.

        [3] 榕嘉.茜草的性能和染色試驗(yàn)[J].絲綢,2002(2):28-29.

        [4] 紡織工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所.中國(guó)紡織標(biāo)準(zhǔn)匯編——基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)與方法標(biāo)準(zhǔn)卷2[M].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.

        [5] 紡織工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所.中國(guó)紡織標(biāo)準(zhǔn)匯編——基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)與方法標(biāo)準(zhǔn)卷1[M]].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.

        The Study on the Dyeing Process of Madder on Viscose Non-woven Fabric

        ZHU Zheng-feng,HAN Qian,ZHOU Li-juan,ZHANG Pin
        (Zhongyuan University of Technology,Zhengzhou 450007,China)

        In this study,viscose non-woven fabric(100g/m2)as the carrier of the madder dye liquor dyeing process parameters effect is studied.Experiments using the first media dyeing,alum as a mordant,mordant amount of 8% (o.w.f),mordant time of 20min,by L9(34)orthogonal process optimization on the base of the single-factor experiments,the reflectance and color fastness as markers to obtain optimal parameters for madder dyed viscose non-woven fabric:a dye concentration of 3%the dyeing temperature 100℃,the dyeing time 30 min,the dye pH of 12.Explore similar study has some reference value.

        madder;viscose non-woven fabric;color fastness;orthogonal optimization;color characteristic value

        TS193.6

        A

        10.3969/j.issn.1671-6906.2012.05.013

        1671-6906(2012)05-0057-04

        2012-09-15

        朱正鋒(1957-),男,河南三門峽人,教授.

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