郝 鋼(大連綠峰化學股份有限公司,遼寧 大連 116000)
試析硫化青染色各工藝參數(shù)對染色結果的影響
郝 鋼
(大連綠峰化學股份有限公司,遼寧 大連 116000)
在本文中,作者對染色過程的浴比、濃度、溫度、時間、還原劑、氧化方式等參數(shù)的變化對染色結果的影響進行了深入探討。
硫化青;染色;參數(shù)
硫化青染料是我廠生產(chǎn)的知名度、信譽、質量都非常高的產(chǎn)品,是染料行業(yè)中的龍頭產(chǎn)品,產(chǎn)品的質量及信譽得到了世界各個國家染料行業(yè)的高度認可。
硫化青是一種專染棉、麻制品的黑色硫化染料,不溶于水,易被氧化。使用時需要用硫化鈉等還原劑將其溶解在水中,而后進行染色。染色的過程為:
(1)配制染液,按比例將染料、硫化鈉、助劑加入水中;
(2)染色,把棉紗浸泡在染液中使染料上染;
(3)水洗,用清水洗去棉紗上的浮色,利用水中的氧氣氧化染料,使染料和纖維緊密結合;
(4)烘干。
硫化青染料的染色方法雖然簡單,但是對各工藝參數(shù)的要求卻非常嚴格,必須針對其性能,掌握好要領,制定出準確的染色方法,才能使樣品的上染獲得非常好的效果。
首先要把染液的濃度和浴比控制好。從上染率的角度來看,染色時染液的濃度愈高,則上染率愈大。這主要是因為染液濃度高時,單位體積染液內染料的分子增多了,這時染料分子和纖維的碰撞機會也隨之增加,比較容易與纖維結合,吸收的染料就多,上色快,上染率就會好。
但從另一方面看,有時染液的濃度提高了,也會影響到染液內染料的擴散。因為染液的濃度高,必然染料的用量也會多,染液的體積沒有變,染料的溶解就會減慢,擴散也慢,有部分染料會粘在一起,造成染色不均勻,效果就不好,還會浪費染料。染色時染液濃度的提高對于染料擴散的影響如何,還要看具體情況而定,如:硫化青打樣所用的棉紗線染色,經(jīng)過試驗浴比就不能太小,染色時染液的濃度也不宜過高。硫化青染料染色經(jīng)過反復多次的驗證證明染液的浴比控制在1:40,濃度控制在1.5%時比較好。為了染得深色,寧可延長染色時的作用時間,染液的浴比也不能過小,濃度也不宜過高,否則就會出現(xiàn)染花、染色不透、出現(xiàn)白芯等現(xiàn)象,對染料染色的擴散和上染率都有一定的影響,對樣品染色的分析較難確定。
在染色時溫度對染色結果的影響非常大,一定要控制好,經(jīng)試驗所得絕大多數(shù)硫化染料適宜于高溫染色,因高溫能降低染液表面的張力,加速染料分子的運動,并使纖維易于膨脹,有利于對染料的吸收上色。高溫染色可以加強染料的滲透力和勻染性,促進染料的擴散,使染物獲得深色,提高上染率。
染色時溫度要取決于染色時的條件:時間短了,染料的染色作用時間就短,染料上染的機率就少;時間太長,后期染料的染色作用力已停止,不僅浪費了時間,還會造成能源的浪費。根據(jù)其性能、工藝條件,控制好具體時間即可。
在染樣品時,提高染色時的溫度,可以促進染料滲透進纖維空隙的作用力,從而增進染料的擴散,有利于擴散率的提高,同時染料分子的運動速度加快,也有利于擴散并提高上染率。在通常情況下,隨著染色溫度的提高,上染率也隨之增大。每一種硫化染料都有它最適宜的染色溫度。硫化青染料染色時經(jīng)過試驗得出,染料染色時,入染時鍋內溫度要控制在30~40℃,15分鐘內升溫至水沸騰(染缸內的溫度為90~95℃),染色時間控制在45分鐘最適宜,這樣染色的上染率高,效果又好,即節(jié)約了染料,又降低了能耗。
硫化染料不溶于水,易溶于硫化鈉溶液中。硫化鈉是含有硫元素的強堿性還原劑,它對硫化染料能發(fā)揮很好的還原作用。它在水溶液中離解,反應式是:
硫化青染料極易溶于硫化鈉溶液中,它對硫化青染料能發(fā)揮很好的還原作用。硫化鈉的用量需要控制好,少了染料就不能完全溶解,多了染料染色上不去,水洗時,染料就會被洗掉。
經(jīng)過試驗,如果染料較多,最好以濃硫化鈉溶液溶解染料。將染料放在硫化鈉溶液中煮沸能幫助染料充分溶解。染料的溶解是否完全,可以用濾紙來試驗,如果得出均勻而不分層的染樣,說明染料已充分溶解;如果在濾紙上有染料細點,則表示染料還未充分溶解,還需要繼續(xù)加少許硫化鈉或加熱,至完全溶解。反之,若硫化鈉用量過多,染料雖能完全溶解,但上染時在過剩硫化鈉的作用下,染料可能染到樣品的表面,用水洗即可洗下來,影響上染的效果,還浪費了能源。硫化鈉的用量通常按照硫化染料的還原能力和溶解的快慢、染色的方法以及要染的織物所要求顏色的深淺來確定。
硫化染料用硫化鈉還原而成的染液是不夠穩(wěn)定的,很容易被空氣中的氧所氧化。有很多硫化染料極易氧化,染后只需稍加水洗即可氧化顯色,為避免染液中的染料過早氧化和保證染液的穩(wěn)定,一般可采用亞硫酸氫鈉、多硫化鈉或硫氫化鈉來代替硫化鈉做還原劑。
經(jīng)過分析用硫氫化鈉代替硫化鈉作硫化染料的還原劑有著一系列的優(yōu)點,它能克服染色過程中,因受空氣的早期氧化而產(chǎn)生的紅頭、紅邊和縫頭接痕等弊病。硫氫化鈉溶解于水中,在水解時放出氫。反應如下:
由于應用了硫氫化鈉,改進了染液的還原程度,對染深色織物效果非常好。但是硫氫化鈉溶液的穩(wěn)定性又較差,在空氣中極易氧化,因此用量較多。一份染料需要加硫氫化鈉四份,會增加費用,不利于節(jié)能。
經(jīng)試驗,在染液內加入小蘇打以產(chǎn)生硫氫化鈉,來提高染液中的還原能力,是大家比較熟悉的方法。硫化染料染色時,在染液中常加入小蘇打,以起到增強其還原能力、降低PH值、防止染料過早氧化和加深色澤的作用,從而達到節(jié)約的目的。
小蘇打在染液中能和硫化鈉水解所生成的氫氧化鈉作用時而產(chǎn)生碳酸鈉,因氫氧化鈉濃度被降低了,而促進硫化鈉的水解,同時加強染液的還原能力。硫化鈉是一種強堿弱酸的鹽,反應式為:
加入小蘇打后,硫化鈉水解生成的氫氧化鈉和小蘇打起中和反應:
由于小蘇打的加入,降低了氫氧化鈉的濃度,促進水解反應向右進行,生成大量的硫氫化鈉,使還原性能增加,所以經(jīng)分析得出在硫化染料染液內加入小蘇打所產(chǎn)生的結果和采用硫氫化鈉作還原劑相仿,因而在染色過程中也和用硫氫化鈉代替硫化鈉時存在的一系列優(yōu)點一樣,能克服因過早氧化而產(chǎn)生的紅頭、紅邊等弊病,從而對控制色光和防止表面產(chǎn)生斑點有所幫助。
小蘇打加入染液時,因熱的作用,有部分小蘇打化合成純堿,并釋放出二氧化碳:
因二氧化碳的比重大于空氣,它從染液內逸出積聚在染液的表面形成一層氣層,隔絕了空氣和染液的接觸,防止了染液的氧化。同時小蘇打的加入,降低了染液的PH值,致使染料顆粒變小,使織物上染快,染料吸收多。但因染料吸收太快,上色較多,同時大部分染料聚在纖維表面會造成染物白芯,并且色光不夠鮮艷。因此,從全面權衡質量的角度出發(fā),不要隨便采用小蘇打的加入。
在染色工藝中,需要在染液中加入各種染色助劑,以增進勻染作用,并提高上染率。助染劑的應用主要根據(jù)工藝條件及染色性能而定。一般較難染色的染料,像還原染料等,常需要加入各種染色助劑以提高產(chǎn)品質量,而對于易于染色的染料,特別在工藝條件比較有利的情況下,則應用較少。然而合理和正確地運用助劑,對染色工藝有很大的好處,不但可以提高產(chǎn)品質量,而且還會因染料的上染率的增加而使成本降低。
硫化青染料染色時,常加入混合液以幫助染色,這樣可使染色的織物上色較快,吸色多,染料的利用系數(shù)大,而且由于加入了混合液,硫化青染料更容易滲透到纖維內部,染色的還原能力加大,上色快、染色效果好但市面上出售的硫化染料,本身就混雜有硫代硫酸鈉、元明粉、純堿、硫化鈉等電解質,在染色過程中由于硫化鈉被空氣不斷的氧化而形成硫代硫酸鈉,就使硫化染料染液中含有大量的電解質。電解質過多,會降低染液的穩(wěn)定性,使染料沉淀,以及產(chǎn)生染后織物手感不良、色澤不鮮艷、染色牢度低等缺陷。
織物纖維吸收的硫化染料化合物,在被除去堿質和多余的硫化鈉等還原劑后,通過氧化作用,又轉變成不溶性的色素附在纖維上。有些染料如硫化青染料等,在染后只需要加以充分的水洗,不需經(jīng)任何氧化劑處理,即可被水中的氧和空氣所氧化,可獲完全顯色。
眾所周知,一般的硫化染料對纖維的親和力小,因此在染后水洗時,部分染料也隨之洗去。在高溫下,易于將織物洗凈,且能洗去大量結合不牢的浮色,有利于染色堅牢度的提高和色澤的鮮艷;但也起到剝色作用,所以水洗溫度最好控制在40℃以下。
以上所述,是本人多年學習和實踐經(jīng)驗的總結,并經(jīng)多年實踐證明具有切實有效的指導意義。本文內容詳實,用于指導實際,可大大改善染色效果。由于本人水平所限,不當之處在所難免,文中若有不當之處敬請不吝賜教,給予批評指正,謹表感謝。
[1]陳關龍.硫化染料染色[M].
[2]硫化染料.染色和強度的測定(中華人民共和國國家質量監(jiān)督總局發(fā)布,2003.10.09)GB/T2376——2003[S].
[3]分析方法匯編?染料產(chǎn)品檢驗方法二(內部資料)[S].