超細(xì)滌綸針織物ＳＥ型分散染料染色工藝研究

1　前言 

　　超細(xì)纖維在賦予織物優(yōu)異服用性能的同時(shí),其在染整加工技術(shù)方面面臨著合成纖維所未遇到的新問(wèn)題,突出表現(xiàn)為勻染性差、色澤淺和色牢度低等。本文針對(duì)超細(xì)滌綸針織物所用染料在染色性能方面進(jìn)行研究,通過(guò)篩選提出了適合于超細(xì)纖維染色的染料及其染整加工的最佳工藝,對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐具有指導(dǎo)意義。 
　 
　　2　超細(xì)滌綸針織物的染色特征 

　　超細(xì)滌綸的染色性能既與一般滌綸的染色性能有共同性,又有其特殊性。一般滌綸或是超細(xì)滌綸,結(jié)構(gòu)都很緊密,都缺乏極性基團(tuán),而且染色困難。在用分散染料染色時(shí),兩者的染色機(jī)理都是:分散染料在染浴中分散;染料溶解;吸附到纖維表面上;染料擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部。 
　　 
　　2.1　超細(xì)滌綸織物的染色特殊性表現(xiàn) 
　　2.1.1　表觀深度 
　　超細(xì)纖維和普通纖維相比,不易染深,要獲得相同顏色深度,超細(xì)纖維染色所需染料濃度要高得多。這是因?yàn)殡S著纖維旦數(shù)的減少,其表面積大大增加,且截面為不規(guī)則狀,從而增加了纖維表面不規(guī)則的漫反射,降低了染色品的表觀深度。不同纖度纖維染色要獲得相同顏色深度,纖維旦數(shù)與使用染料濃度之間的關(guān)系為: 
　　


　　式中　 
　　Ｃ1—Ｄ1旦數(shù)的染料用量 
　　Ｃ2—Ｄ2旦數(shù)的染料用量 
　　2.1.2　上染速率 
　　超細(xì)纖維的表面積大,吸附染料的速度就很快,且纖維細(xì)度越細(xì),上染速度越快,纖維半徑與上染速率的關(guān)系,在初始染色階段符合克蘭克(Ｃｒａｎｋ)關(guān)系式: 
　　


　　式中　 
　　Ｃｔ—ｔ時(shí)間時(shí)的上染量 
　　Ｃ∞—染色平衡時(shí)的上染量 
　　Ｄ—擴(kuò)散系數(shù) 
　　ｒ—纖維半徑 
　　Ｃｔ/Ｃ∞—上染速率 
　　ｔ—染色時(shí)間 
　　2.1.3　勻染性 
　　纖維的表面積大,表現(xiàn)為與染料接觸機(jī)會(huì)多、初染率高、上染速率快,這是超細(xì)纖維比普通纖維勻染性差的主要原因。超細(xì)旦和新合纖染色,應(yīng)選用在染色初期就有良好移染性的染料和勻染劑,嚴(yán)格按特定要求控制溫度、延長(zhǎng)染色時(shí)間,就可獲得良好的勻染性和染色重現(xiàn)性。 
　　2.1.4　染色牢度 
　　由于超細(xì)纖維的表面積大,上染的染料量多,加之它本身表面不夠光滑,未固著的染料和染料沾色難以洗凈,且在后整理熱處理時(shí),上染到纖維內(nèi)部的部分染料易泳移到纖維表面,從而造成濕處理牢度和磨擦牢度降低。超細(xì)纖維纖度細(xì)將使光線易于透入,受熱面大,故其日曬和升華牢度比普通纖維要低。根據(jù)上述特性,故染色要注意下列幾點(diǎn): 
　　ａ.使用上染率高的染料(特別是深色染色); 
　　ｂ.使用各種堅(jiān)牢度高的染料(特別是深色染色); 
　　ｃ.注意勻染性(特別在染淺色時(shí)); 
　　ｄ.注意熱定型色相變化; 
　　ｅ.染色后充分洗凈附著的染料(特別在染深色后)。 
　　2.2 超細(xì)滌綸針織物用分散染料的篩選 
　　超細(xì)滌綸纖維通常具有顯色性低,染色牢度差,提升性較高和上染速率快等特點(diǎn),因此應(yīng)對(duì)分散染料進(jìn)行篩選,這是保證織物染整效果的重要環(huán)節(jié)。由于分散染料結(jié)構(gòu)不同,其染料的提升性、勻染性、上染速率等,都會(huì)有不同的效果,因此在選擇時(shí)必須符合以下特點(diǎn)。 
　　2.2.1　所用分散染料應(yīng)具備的特點(diǎn) 
　　·具有高的顏色強(qiáng)度; 
　　·具有高的染色牢度; 
　　·具有較好的移染性; 
　　·具有較穩(wěn)定的高溫分散性; 
　　·具有良好的提升性、勻染性和相容性。 
　　2.2.2　分散染料的篩選 
　　分散染料上染滌綸時(shí),符合物質(zhì)在兩種溶劑之間的分配定律,即在染色介質(zhì)中的染料和進(jìn)入纖維的染料之間存在著平衡關(guān)系,而且,不同結(jié)構(gòu)染料混合染色時(shí)的染色行為和單獨(dú)染色時(shí)相似,將兩種或兩種以上結(jié)構(gòu)不同的染料混合形成多組分混合染料,對(duì)滌綸上染有一定的加和性,即將它們混合在一起進(jìn)行染色可使上染的染料總量增加,從而,可得到較深的色澤,提高染料的得色率和提升性。這類染料叫快速分散染料,它可在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到勻染效果。 
從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō),偶氮分散染料的混合增效作用較為顯著,近來(lái)也出現(xiàn)了蒽醌型與偶氮型分散染料的混合增效染料。從應(yīng)用類別來(lái)說(shuō),ＳＥ型分散染料中多組分混合染料居多,ＳＥ型染料具有色澤鮮艷,發(fā)色強(qiáng)度高,提升性和最終上染率高,染料用量少、利用率高,且勻染性、移染性、牢度等都較好的特點(diǎn),為此,我們選擇ＳＥ型分散染料。 
　　例1:分散藍(lán)ＳＥ-ＢＲ是由下列兩只結(jié)構(gòu)不同的藍(lán)色染料拼混而成。 
　　例2:分散黃ＳＥ-ＮＧＬ是由兩只結(jié)構(gòu)不同的黃色染料拼混而成: 
　　例3:分散紅玉ＳＥ-ＧＦＬ是由三種結(jié)構(gòu)不同的染料拼混而成: 
　　


　　這種由兩個(gè)或兩個(gè)以上的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的組分混合在一起合成制得的多組分混合染料,混合后牢度得到改善,顏色增深,上染率增加,提升性提高,產(chǎn)生了混合增效作用,使染色性能得到改善。 
　　2.3　染色條件對(duì)織物染色性能的影響 
　　染色工藝條件是影響織物染色效果的一個(gè)重要因素,為此,我們將經(jīng)過(guò)預(yù)定型后的超細(xì)滌綸纖維仿絲綢針織物用ＳＥ型分散染料進(jìn)行染色,并通過(guò)染色條件(ｐＨ值、浴比、時(shí)間)對(duì)織物染色性能的正交試驗(yàn)及極差值計(jì)算分析,得出最佳工藝條件。染色條件(ｐＨ值、時(shí)間、浴比)對(duì)染色性能的正交實(shí)驗(yàn)如表1所示: 
　　


　　由表1來(lái)看,設(shè)定試樣1的結(jié)果為標(biāo)樣,比較Ｋ/Ｓ值,試樣3、5、6的紅色效果較好;試樣5、6、9的黃色效果較好;試樣2、5、6的藍(lán)色效果較好。綜合三原色效果,試樣5、6可以作為所選工藝。極差是在同一因素不同水平條件下最大值與最小值之差,一般來(lái)講,極差大者影響因素較大,反之較小。正交試驗(yàn)后的極值分析表(見(jiàn)表2),表2數(shù)據(jù)可直接判斷染色條件對(duì)織物染色性能影響大小。 
　　極差大者影響因素較大。從表2可看出:ｐＨ為5時(shí),極差值最大,時(shí)間為40ｍｉｎ,極差值最大;浴比為1∶40時(shí),極差值最大。綜合表1、表2以及實(shí)際生產(chǎn)因素,最后確定最佳工藝條件為: 
　　


　　ｐＨ為5、時(shí)間40ｍｉｎ、浴比1∶40。分析:合理制定和控制染色工藝,可以在一定程度上改善染色性,大大提高織物的勻染效果。ａ.　當(dāng)ｐＨ為5時(shí),染料在染浴中比較穩(wěn)定。堿性強(qiáng)了,除了影響染料以外,還會(huì)引起滌綸的水解。酸性強(qiáng)了,染料也容易被水解。通常用醋酸、磷酸二氫銨調(diào)節(jié)ｐＨ值。在此條件染色,超細(xì)纖維織物可以獲得較好的染色深度和均勻性。 
　　ｂ.當(dāng)染色保溫時(shí)間為40ｍｉｎ時(shí),可獲得較好的移染和勻染效果。當(dāng)染色溫度高于纖維玻璃化溫度后,特別是當(dāng)上染百分率已達(dá)很高時(shí),染料在向內(nèi)部擴(kuò)散(染透)的同時(shí),較多的染料也會(huì)從內(nèi)擴(kuò)散出來(lái),可見(jiàn),染料移染主要發(fā)生在高溫區(qū)。并且,利用停留時(shí)間的移染性能,可消除吸附過(guò)程中發(fā)生的染色不勻。所以當(dāng)達(dá)到最高染色溫度后,適當(dāng)保溫一定時(shí)間,可大大提高透染和勻染效果[4]。溫度高,時(shí)間長(zhǎng)效果明顯。但時(shí)間過(guò)長(zhǎng),勻染程度不會(huì)進(jìn)一步提高反而會(huì)因染料水解或還原,降低上染率,甚至變色。 
　　ｃ.當(dāng)浴比為1∶40時(shí),可獲得較好的染色效果。當(dāng)浴比小時(shí),相對(duì)染料濃度大,上染速率快,染色初期易引起吸附不勻,故要注意控制浴比。此外,在染色過(guò)程中,還要合理控制升溫和保溫的溫度、時(shí)間以及升溫和降溫的速度,使染料在不同溫區(qū)能充分移染。 

　　3　大樣實(shí)例 
　　3.1　工藝流程 
　　配鍋→接頭→前處理→染色→水洗→脫水→理布→縫頭→烘干、定型→檢驗(yàn)→打卷、包裝→入庫(kù)。 
　　3.2　染色處方 
　　染色處方:消泡劑0.25% 
　　勻染劑ＳＳ-972.5% 
　　防皺劑1%ＮＮＯ0.5% 
　　ＨＡｃ適量(調(diào)節(jié)ｐＨ值至5) 
　　分散紅ＳＥ-ＧＦＬ0.04% 
　　還原清洗處方: 
　　氫氧化鈉2～3ｇ/Ｌ 
　　保險(xiǎn)粉4ｇ/Ｌ工藝升溫曲線見(jiàn)圖1。 
　　


　　以超細(xì)纖維染色在低溫區(qū)就應(yīng)該嚴(yán)格控制升溫速率和溫差,始染溫度應(yīng)比常規(guī)纖維低10～20℃,經(jīng)實(shí)驗(yàn),我們將始染溫度控制在40～60℃。 
　　ｃ.合理控制升溫、保溫的溫度和時(shí)間,使染料在不同溫區(qū)能充分移染。實(shí)驗(yàn)證明,采用二段式升溫和保溫方法,超細(xì)滌綸織物在96～98℃之間上染速度很快,為防止上染速度增加過(guò)快,以利于纖維界面移染,提高勻染效果和上染率,故在96℃左右時(shí)應(yīng)保溫20ｍｉｎ;滌綸在125～130℃時(shí)上染率最高,故以0.5℃/ｍｉｎ的升溫速度升溫至125～130℃,并保溫40ｍｉｎ,使染料充分?jǐn)U散到纖維內(nèi)部,有利于提高染色牢度。 
　　ｄ.減慢升溫速度。移染的方式有兩種,一種是恒溫移染,另一種是在升溫的過(guò)程中達(dá)到移染。延長(zhǎng)升溫時(shí)間,就可以使染料在上染的同時(shí),也進(jìn)行移染。 
　　3.3　工藝措施 
　　3.3.1　控制勻染性 
　　ａ.采用了多組分混合分散染料ＳＥ型,它對(duì)滌綸的上染具有加和性,混合后牢度得到改善,顏色增深,上染率增加,提升性提高,對(duì)超細(xì)纖維具有較好的相容性和勻染性。 
　　ｂ.降低始染溫度。超細(xì)纖維因比表面積大等原因,上染率從40℃開(kāi)始就有較快的增加,所因此減慢升溫速率,一方面可達(dá)到均勻吸附,另一方面也加強(qiáng)了移染。最終我們選擇升溫速度為0.5℃/ｍｉｎ。 
　　ｅ.加入勻染劑ＳＳ-97。高溫分散勻染劑ＳＳ-97對(duì)分散染料有較好的增容和勻染能力,具有較好的高溫分散性,移染性強(qiáng),在細(xì)旦滌綸織物上具有良好的勻染效果,并有較高的上染率和滿意的染色牢度。 
　　ｆ.調(diào)節(jié)染液ｐＨ值為5,在此條件下,染料在染浴中比較穩(wěn)定。 
　　ｇ.高溫保溫一段時(shí)間后,以1℃/ｍｉｎ的降溫速度降溫至70℃,然后開(kāi)蓋對(duì)色樣,排液水洗,還原清洗,以保證染色的均勻性和染色牢度。 
　　3.3.2　防止折痕疵點(diǎn) 
　　超細(xì)滌綸仿絲綢針織面料,纖維單絲纖度細(xì),織物較柔軟,染色中極易出現(xiàn)折痕,因此,必須采取相應(yīng)措施,以保證產(chǎn)品質(zhì)量。采取的工藝措施如下: 
　　ａ.降溫出機(jī)沖洗階段,降溫不能太快,以1℃/ｍｉｎ的速度降溫。 
　　ｂ.加入防皺劑。 
　　3.3.3　染色后還原清洗 
　　在染色后要進(jìn)行還原清洗,以提高超細(xì)滌綸纖維仿絲綢針織物的摩擦牢度和染色牢度。 
　　3.3.4　脫水設(shè)備 
　　脫水設(shè)備采用真空脫水機(jī),可防止織物擦傷。 
　　3.3.5　設(shè)備 
　　根據(jù)織物特點(diǎn),染色設(shè)備采用溢流染色機(jī)。在溢流染色時(shí),要求張力低,速度由低到高,運(yùn)行穩(wěn)定,布在機(jī)中要均勻停留。要加一些消泡劑以減少空氣作用,防止氣泡形成和染物漂浮于液面。