冷軋堆染色具有設備投資少、能源消耗低、工藝簡單、產品質量好和生產靈活等特點,是染色工藝的發展方向之一。目前,冷軋堆染色所耗用的活性染料占全世界活性染料總用量的20%～30%。
本課題采用活性染料對亞麻織物進行冷軋堆染色,探討了時間、溫度、軋余率、堿劑、促染劑和助溶劑等因素對亞麻織物染色效果的影響,優化了亞麻織物的冷軋堆染色工藝。
1 試驗
1.1 材料
160cm24/24tex197/213根/10cm亞麻漂白布(齊齊哈爾金亞集團)。
1.2 藥品
麗華實黃CA、麗華實藍CA、麗華實艷紅E2BA(德司達),無水碳酸鈉、尿素、氯化鈉、氫氧化鈉(38°Bé)、硫酸(以上均為CP級)。
1.3 儀器
WB22000IXA型全自動測色色差計、BS223S電子天平、分光光度計、YG(B)605型熨燙升華色牢度實驗儀、YG(B)6D2250型織物強力測定儀、Y57612型摩擦色牢度測試儀。
1.4 染色工藝
(1)工藝配方/(g/L)
染料 5
尿素 60
純堿 1 5～30
38°Bé燒堿/(mL/L) 5～20
氯化鈉 30～60
(2)染色工藝條件
活性軋染(將染液和堿液按4∶1混合后軋液軋余率60%～80%)→打卷→堆置[(20～30)℃×(2～8)h,轉速40m/min]→水洗(95～100℃)→皂煮(肥皂2g/L,95℃)→水洗(80～90℃)
1.5 測試方法
1.5.1 固色率
采用酸溶解法測定固色率。
固色率/%=固著在1g織物上的染料量÷染1g織物加入的染料量×100
固著在1g織物上的染料量/mg=ρBV/G
式中:ρ B———試樣
1.5.2 色牢度
摩擦牢度 按GB/T3920—1997《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》方法測定;
熨燙牢度 按GB/T6152—1997《紡織品色牢度試驗耐熱壓色牢度》方法測定;
升華牢度 按GB/T5718—1997《紡織品色牢度試驗耐干熱(熱壓除外)色牢度》方法測定;
斷裂強度 按GB/T3923.1—1997《紡織品織物拉伸性能第1部分:斷裂強力和斷裂伸長率的測定條樣法》方法測定。
2 結果與討論
2.1 堿劑對固色率的影響
本試驗采用的麗華實染料為二氯喹噁啉的衍生物,其反應性強,具有較好的溶解性、滲透性和擴散性,適合冷軋堆染色。一般,反應性強的活性染料要選用弱堿劑進行固色,否則不僅會增加水解染料量,還會因反應速率過快而造成染色不勻透,并導致固色率下降。反應性強的染料通常選用純堿作為堿劑,但染色時為了保持pH值的穩定,用量較大,并要及時更換,易浪費染料,因而嘗試用純堿和燒堿的混合堿劑。通過測定固色率,發現用純堿和燒堿混合堿劑的染色樣品,固色率明顯高于單用純堿的染樣,且產品的得色較深。另外,混合堿劑有利于保持染液pH值的穩定性,延長染液更換時間,減少染料的浪費。
2.2 堆置時間對固色率的影響
冷軋堆染色過程中,活性染料與亞麻纖維發生固色反應的同時,亦發生一定程度的水解反應(圖1)。
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由圖1可知,亞麻織物冷軋堆染色的最佳堆置時間為4h左右。堆置時間未達4h時,染料與纖維發生固色反應占主導地位;4h之后,固色反應基本完成,繼續延長堆置時間,纖維上結合的染料發生水解斷鍵的越來越多,固色率開始下降。
2.3 堆置溫度對固色率的影響
控制好浸軋和堆置溫度,對保證染色重現性非常重要。升
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由圖2看出,亞麻織物冷軋堆染色的最適堆置溫度在25℃左右。為了減少車間環境溫度變化的影響,可施加簡易溫控,以達到較高的固色率。
2.4 促染劑用量對固色率的影響
促染劑對活性染料冷軋堆染色也有較大影響。常用的促染劑氯化鈉和硫酸鈉可提高染料的直接性,調節染液中的電解質濃度,提高織物的固色率(圖3)。本試驗采用氯化鈉作促染劑。
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由圖3可知,染料在織物上的固色率隨促染劑濃度增加而提高,但促染劑用量達到40g/L后,固色率反而有所下降。原因是氯化鈉濃度過高,會使染料發生聚集或沉淀,對上染和固色反應都不利。因此,促染劑用量一般為30～40g/L。
2.5 軋余率對固色率的影響
染液軋余率對固色率的影響如圖4所示。
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由圖4可知,軋余率對固色率的影響不大。冷軋堆軋余率一般為60%～80%。軋余率要根據織物品種、前處理條件、軋車車速、軋輥硬度、染料/堿劑混合液的黏度和比重等進行適當調整。若染液對織物透芯滲透不夠,應加入滲透劑,不宜采用提高軋壓力的方法,因為提高壓力后,軋余率下降,會使織物出現霜花,進而產生波紋疵病和縫頭印等。
2.6 冷軋堆染色工藝的正交試驗
根據單因素對冷軋堆染色固色率的影響分析,采用正交試驗法,以堿劑、堆置時間、堆置溫度、促染劑用量、軋余率為因素,選取單因素試驗時所得到的適宜工藝附近的四個水平值,作五因素四水平正交試驗,見表1,即L(45),試驗結果及極差分析如表2、3所示。
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由表2、3可知,影響固色率的因素按極差由大到小排列為:堆置溫度(D)、堆置時間(E)、食鹽用量(C)、堿劑用量(A)、軋余率(B)。組成的優化工藝為:A3、B3、C1、D2、E3,即亞麻織物冷軋堆染色的優化工藝配方及工藝條件為:染料5g/L、尿素60
2.7 冷軋堆染色與浸染效果對比
分別用冷軋堆和浸染兩種方法對亞麻織物進行染色,比較固色率和染色牢度,結果見表4、5。
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由表4可知,對于三原色染料,冷軋堆染色工藝所得樣品的固色率均高于浸染工藝;浸染存在染色不勻現象,而冷軋堆染色樣品得色比較均勻。由表5可知,冷軋堆染色樣品的干摩、濕摩、熨燙、升華牢度均達到一般染色產品牢度要求。因此,亞麻織物活性染料冷軋堆染色工藝具有可行性。
3 結論
(1)確定了亞麻織物活性染料冷軋堆染色的優化工藝,即純堿20g/L、燒堿10mL/L、NaCl40g/L、軋余率80%、堆置時間4.5h、堆置溫度25℃。
(2)亞麻織物冷軋堆工藝設備簡單、能耗低、染料固色率高、產品布面光澤好、浴比低、重現性好,是一種清潔生產技術。
(3)今后可嘗試冷軋堆染色前對亞麻織物進行絲光處理以提高染料的吸附能力,從而進一步縮短工藝時間,改善染色效果。
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