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        滌/棉紗線一浴一步法染色中染料的篩選

        2019-12-27 02:07:24謝夢玉武守營胡嘯林馮鵬耀
        染整技術(shù) 2019年11期
        關(guān)鍵詞:深度工藝

        謝夢玉,武守營,胡嘯林,馮鵬耀,董 玲

        (1.南通大學紡織服裝學院,江蘇南通 226019;2.染整技術(shù)研究所,江蘇南通 226019)

        長期以來,滌/棉紗線通常采用二浴法染色[1-2],即分散染料染滌綸→還原清洗→活性染料套染棉。此工藝的優(yōu)點在于2 種染料都可以在最佳條件下染色,獲得染料上染纖維的最高固色率以及較好的染色牢度[3];此外,由于還原清洗過程的存在,使得分散染料對棉的沾色可輕易洗除。二浴法雖然具有較好的染色牢度,但是,染色過程耗時較長,生產(chǎn)效率低,污水排放量大,使企業(yè)的經(jīng)濟效益下降。如何簡化滌/棉混紡紗線的分散/活性染料染色工藝成為染整人員致力研究的課題[4-11]。本研究對傳統(tǒng)的工藝進行了改進,采用分散/活性一浴一步法染色新工藝,在達到染色質(zhì)量要求的前提下,以期縮短染色時間,節(jié)約水、電,提高生產(chǎn)效率。

        1 實驗

        1.1 材料和儀器

        織物:滌/棉(65/35)混紡紗線(市售)。

        試劑:純堿,元明粉,醋酸,燒堿,保險粉,標準皂片,染料(活性3GL 大紅、活性C-D 深紅、活性NP 黃、活性R 艷藍、活性RGB 軍藍、活性CA 紅、活性CA 黃、活性GX 翠藍、分散SFi 果紅、分散S-5BL 紅玉、分散M-4GL 黃、分散XF 黃棕、分散2BLN 艷藍、分散XF藍),以上均為工業(yè)級。

        儀器:RJ-1108 紅外高溫高壓染色機(南通三思機電科技有限公司),Datacolor 650 電腦測色配色儀(德塔顏色商貿(mào)有限公司),YB517Ⅱ預置式染色牢度摩擦儀(溫州大榮紡織標準儀器廠),GYROWAH4/5 水洗/干洗色牢度試驗機(英國James H Heal 公司),DHG-9423A 電熱恒溫鼓風干燥箱(上海精宏實驗設備有限公司),PHS-3C 精密pH 計(上海儀電科學儀器有限公司)。

        1.2 染料的篩選

        1.2.1 活性染料的篩選

        染色配方:活性染料1%(omf),元明粉15 g/L,pH 7~11,浴比1∶20。染色工藝曲線:

        后處理工藝:冷水洗→熱水洗→皂煮(標準皂片2 g/L,90 ℃×15 min)→熱水洗→冷水洗→烘干。

        1.2.2 分散染料的篩選

        染色配方:分散染料1%(omf),元明粉0~20 g/L,勻染劑1 g/L,pH 7~11,浴比1∶20。染色工藝曲線:

        后處理工藝:冷水洗→還原清洗(保險粉、燒堿均為2 g/L,80 ℃×15 min,浴比1∶20)→冷水洗→烘干。

        1.3 染色工藝的探究

        1.3.1 一浴一步法染色

        染色配方:活性染料0.35%(omf)、0.70%(omf)、1.05%(omf);分散染料0.65%(omf)、1.30%(omf)、1.95%(omf),元明粉15 g/L,勻染劑1 g/L,pH=9,浴比1∶20。染色工藝曲線:

        后處理工藝:冷水洗→熱水洗→皂煮(標準皂片2 g/L,90 ℃×15 min)→熱水洗→冷水洗→烘干。

        1.3.2 二浴法染色

        分散染料染滌綸工藝配方:分散染料0.65%(omf)、1.30%(omf)、1.95%(omf),勻染劑1 g/L,pH=5,浴比1∶20。

        活性染料套染棉工藝配方:活性染料0.35%(omf)、0.70%(omf)、1.05%(omf),元明粉15 g/L,pH 10~11,浴比1∶20。染色工藝曲線:

        后處理工藝:冷水洗→熱水洗→皂煮(標準皂片2 g/L,90 ℃×15 min)→熱水洗→冷水洗→烘干。

        還原清洗配方:保險粉、燒堿各2 g/L,80 ℃×15 min,浴比1∶20。

        1.4 測試

        K/S值:用電腦測色配色儀測試試樣表觀顏色深度,在紗線不同位置測量4次,取平均值。

        耐摩擦色牢度:根據(jù)GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》進行測試。

        耐皂洗色牢度:根據(jù)GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》進行測試。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 染料的選擇

        2.1.1 pH對活性染料顏色深度的影響

        為了實現(xiàn)分散/活性染料對滌/棉紗線一浴一步法染色,首先要考量在常規(guī)分散染料染滌綸織物的溫度下,活性染料對棉纖維的染色性能。根據(jù)1.2.1進行實驗,改變?nèi)驹H,研究其對活性染料顏色深度的影響,得到數(shù)據(jù)如表1所示。由表1可以看出,在130 ℃染色條件下,染浴pH 對活性染料在棉纖維上的顏色深度有著顯著影響。其中,活性3GL 大紅、活性C-D深紅、活性NP黃和活性RGB軍藍均在pH為9時有最大K/S值,而另外的活性R 艷藍、活性CA 紅、活性CA黃是在pH 為10 或11 時顏色深度最佳。但考慮到很多分散染料含有酰胺基、酯基,在堿性條件下容易水解,導致染料變色,所以pH不宜過高[12]。綜合考慮,在130 ℃下活性染料染色的pH為9。

        表1 pH對活性染料顏色深度的影響

        此外,考慮到較高的K/S值也可能是由于沾色引起的,針對上述染料染色后的紗線測試其耐摩擦和耐皂洗色牢度(見表2),發(fā)現(xiàn)耐摩擦色牢度均可達到4~5 級。在后續(xù)一浴一步法染色過程中選取活性3GL 大紅、活性C-D 深紅、活性NP 黃和活性RGB 軍藍這4 種染料。

        表2 pH=9時活性染料染色后紗線的色牢度

        2.1.2 pH對分散染料顏色深度的影響

        根據(jù)1.2.2進行實驗,改變?nèi)驹H,得到相關(guān)數(shù)據(jù)如表3所示。由表3可以看出,各分散染料對滌/棉紗線的顏色深度隨pH 的增加有減小的趨勢。其中,分散SFi果紅、分散XF黃棕以及分散XF藍的K/S值下降趨勢最為顯著,說明在130 ℃高溫染色條件下,隨著染浴pH的提高,染料會發(fā)生水解而遭到破壞,從而引起染料色光的變化,上染率也會發(fā)生變化。而分散S-5BL紅玉、分散M-4GL黃和分散2BLN艷藍雖然K/S值也有下降趨勢,但在pH為9時接近或達到最佳的顏色深度。

        表3 pH對分散染料顏色深度影響

        針對后3 種分散染料,考察染色后紗線的耐摩擦色牢度及耐皂洗色牢度,結(jié)果如表4。由表4 可知,3種分散染料的耐摩擦和耐皂洗色牢度可達到4~5級。因此,接下來的一浴一步法染色工藝中選擇分散S-5BL 紅玉、分散M-4GL 黃和分散2BLN 艷藍這3 種染料進行實驗。

        表4 pH=9時分散染料染色后紗線的色牢度

        2.1.3 元明粉質(zhì)量濃度對分散染料顏色深度的影響

        在一浴一步法染色工藝中,元明粉在活性染料上染棉纖維過程中是必不可少的,但同時元明粉會影響分散染料分散體系的穩(wěn)定性。根據(jù)1.2.2進行實驗,改變元明粉質(zhì)量濃度,結(jié)果如表5所示。由表5可知,分散S-5BL 紅玉、分散M-4GL 黃和分散2BLN 艷藍在元明粉質(zhì)量濃度為0~20 g/L 時,相對得色率都能保持在80%以上,說明這3種分散染料有良好的耐電解質(zhì)性。

        表5 元明粉質(zhì)量濃度對分散染料顏色深度的影響

        2.2 一浴一步法與二浴法染色效果比較

        采用一浴一步法分別用染料組合染1%(omf)、2%(omf)、3%(omf)3種顏色深度,并將結(jié)果與傳統(tǒng)二浴法染色工藝進行比較,主要分析紗線用2種工藝方法染色后的色差、K/S值、耐摩擦色牢度以及耐皂洗色牢度。根據(jù)1.3.1和1.3.2進行實驗,得到相關(guān)數(shù)據(jù)如表6~8。

        表6 1%(omf)一浴一步法與二浴法的染色效果比較

        表7 2%(omf)一浴一步法與二浴法的染色效果比較

        表8 3%(omf)一浴一步法與二浴法的染色效果比較

        由表6~8可以看出,除活性NP黃+分散M-4GL黃拼色外,一浴一步法染色后的K/S值普遍比二浴法大。原因可能是相比二浴法,一浴一步法省去了還原清洗過程存在沾色,表現(xiàn)為K/S值比二浴法大。而活性NP 黃+分散M-4GL 黃在3 種情況下的二浴法染色K/S值稍高于一浴一步法,可能原因是活性NP黃染料分子結(jié)構(gòu)較小,在高溫下套染棉纖維時,滌綸纖維大分子鏈段運動加劇,活性NP 黃染料分子容易進入纖維內(nèi)部,導致了滌綸沾色。

        此外,從表中還可以看出,隨著染料用量的提高,分散染料和活性染料的沾色也明顯增加,耐濕摩擦色牢度、耐皂洗色牢度下降。其中,由于二浴法染色中,棉組分上沾的分散染料可以通過還原清洗洗除,使其耐摩擦色牢度及耐皂洗色牢度比一浴一步法高0.5~1.0 級。綜合分析,采用一浴一步法進行染色較二浴法擁有耗時短、用水少、K/S值較大等特點,更符合印染行業(yè)低碳環(huán)保的要求。

        在一浴一步法中,紅色組合中的活性3GL 大紅+分散S-5BL紅玉的色牢度要優(yōu)于活性C-D深紅+分散S-5BL 紅玉,所以在實際生產(chǎn)中需注意兩者的選擇。相對其他組合,黃色組合活性NP 黃+分散M-4GL 黃在3種染料用量下的棉沾色等級較低。藍色組合活性RGB 軍藍+分散2BLN 艷藍染色后紗線的各項色牢度都符合要求。

        3 結(jié)論

        (1)篩選出符合條件的染料為:活性3GL大紅、活性C-D 深紅、活性NP 黃、活性RGB 軍藍、分散S-5BL紅玉、分散M-4GL黃和分散2BLN艷藍。

        (2)確定了適合分散/活性染料一浴一步法染色的條件:染浴pH=9,元明粉用量15 g/L,130 ℃染色30 min。

        (3)一浴一步法染色耐摩擦色牢度及耐皂洗色牢度接近于二浴法。其中,活性NP 黃+分散M-4GL 黃組合存在對棉沾色明顯的情況,在生產(chǎn)中可以考慮通過固色劑固色、多次水洗來解決。

        (4)一浴一步法較二浴法省去了還原清洗的工序,耗時短,節(jié)省了大量的水、電、汽。

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