饰品之家讯：冷轧堆染色工艺介于浸染工艺与连续轧染工艺之间,是一种半连续化的轧染工艺,它的工艺简单可靠,基建投入低,生产准备周期短,染色渗透佳,固色率高染料用量少,从而减轻了污水处理负荷。尤其可贵的是,冷轧堆染色工艺没有中间的烘燥和汽蒸工序,不仅节省大量的电能和蒸汽,而且不会出现连续轧染工艺中常见的因染料泳移而产生的色差弊端。生产实践证明,冷轧堆染色较之其他染色法,无论产品的外观质量,还是色牢度等各项指标都有较大的提高。据统计,欧洲35%的活性染料被用于冷轧堆染色,该工艺在染色中占很重要的地位。然而冷轧堆工艺目前在我国仅在前处理工艺上得到了广泛应用,在染色工序上的推广程度低。究其原因,是因为冷轧堆染色的活性染料、助剂及工艺参数配套不够成熟,管理层缺乏改变传统工艺的决心,使得冷轧堆染色工艺得不到应有的推广。
从上述活性染料冷轧堆染色研究的进展来看,探讨纯棉织物活性染料冷轧堆染色的染料选择以及工艺参数对比均具有重要的意义。本文研究的目的是探讨常规活性染料对纯棉织物冷轧堆染色条件,了解染料类型、碱剂种类用量、堆置时间温度以及助剂使用等对染色深度的影响。
实验材料和方法实验材料织物:市售100%纯棉18tex针织汗布,200～220g/m2,精练后待用。
染化料:活性红X-3R(X型)、活性红HF-6BN(KN型)、活性红K-2BP(K型),氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸三钠、硅酸钠、碳酸钠、尿素、硫酸钠、EDTA等(均为分析纯试剂)。
染色方法将染料与碱剂按比例配制好,室温条件下浸轧织物,轧余率60%~70%,用薄膜将织物密封,赶出薄膜内空气,堆置24h,冷水洗,再85℃皂洗5min(皂洗剂2g/L),充分水洗后晾干。
测试方法染色试样的表观色深用美国Dctacolour公司的SF600型测色仪测定(测量3次,取平均值),采用D65光源和10°视场。
皂洗牢度和摩擦牢度分别按GB/T3921—1997和GB/T3920—1997标准评定。
实验结果与讨论染料和碱剂的选择首先对染料的性能进行筛选。对于浅色染料,其日晒牢度要高,以使染色织物具有良好的日晒牢度指标,可选择高日晒牢度的染料。据王水武[2]等人建议选择LevafixC或CibacronC型染料等。对于中深色,建议选用RemazolVS和MarcozolVS类型的染料,这两类染料的反应基团均为羟基乙烯砜硫酸酯,染料溶解度高,直接性低,染液稳定,更具有相近的反应性能。裘龙发等人将德司达公司的雷玛素染料用于冷轧堆染色,认为此类染料渗透性好,色光稳定性、重现性好,上染率高,染色成品的色牢度好,很适宜于冷轧堆染色。本文选择国产常用的3种染料:活性红X-3R、活性红HF-6BN、活性红K-2BP,染料浓度10g/L,选用不同碱剂,用量10g/L条件下进行冷轧堆染色。实验结果见表1。
表1表明,在相同条件下,织物表观色深值K/S值的大小顺序为:活性红HF-6BN>活性红K-2BP>活性红X-3R。从理论上讲,X型活性染料的活性基团是二氯均三嗪,反应性强,活性基一般在较低温度和碱性较弱的条件下染色,应该适宜于冷轧堆染色,而事实相反,这类染料在不同碱剂条件下,固色率都是最低的,说明X型活性基与纤维发生反应时对温度的敏感性较强;而K型染料,即二一氯均三嗪活性染料反应性较弱,也需要高温才能与纤维发生反应,所以在不同的碱剂条件下冷轧堆染色固色率也较低;KN型染料,即乙烯砜基活性染料与纤维键合,对染色温度的敏感性较弱,在低温适当的碱剂条件下,通过长时间的堆置,能使乙烯砜基与纤维键合,得到较好的固色率。这也说明乙烯砜型或可以转化为乙烯砜基类的活性染料(如LevafixC、CibacronC型、RemazolVS、MarcozolVS型等)适宜于冷轧堆染色。
此外,活性染料冷轧堆染色中染料选择还应满足如下要求:染料的溶解度要高;染料直接性低,且拼色染料直接性要接近,否则易造成织物头尾色差及色光的稳定性差;三原色或拼色染料的反应性要接近,不能有较大的差异,从而保证色光的重现性;由于要求染料在低温下和纤维发生共价键结合,所以染料的反应性要强;染料还应具有优良的耐碱性。
从表1还可以看出,活性红HF-6BN采用的碱剂:Na2CO3条件下,表观色深值K/S值最低,不适宜作冷轧堆染色的碱剂;NaOH和Na3PO4的K/S值中等;而KOH和Na2SiO3的K/S值最高,说明KOH和Na2SiO3在冷轧堆染色中固色效果较好。综合其他因素,KOH极易产生色花;Na3PO4成本较高;NaOH成本较低,但易吸水,易造成布边碱浓度降低,深度较布中间浅,产生色差;Na2SiO3碱性缓和,其稳定性好,价格适中,是比较适宜于冷轧堆染色的碱剂。
以下实验都是采用KN型染料活性红HF-6BN,碱剂为Na2SiO3条件下进行的。
碱剂的用量在染料浓度10g/L和不同浓度硅酸钠条件下,进行冷轧堆染色,测其K/S值,可以看出,随着硅酸钠浓度的增大,织物表观深度K/S值也在提高。但在硅酸钠浓度高于15g/L后,K/S值提高的速率在下降。另外,考虑到大量的硅酸钠存在会增加染料的直接性,在碱性条件下,染料的反应基发生变化,染料的极性增大,直接性提高,大生产染色时易产生头尾色差,因此染料浓度10g/L时,硅酸钠浓度为10～15g/L为宜。由于碱剂的用量随染料浓度提高而增大。结合实验结果,推荐以乙烯砜型为反应基的KN型活性染料的碱剂用量如表2所示。
尿素和硫酸钠的影响在染液浓度10g/L,Na2SiO3浓度10g/L条件下,加入不同用量的尿素和硫酸钠进行冷轧堆染色,测其K/S值,可以看出,尿素可以提高活性染料冷轧堆染色的表观色深值K/S值,这是因为尿素具有助溶和膨化纤维的作用;但提高的幅度并不大,而且随着尿素浓度的提高,K/S值反而下降,所以尿素的用量一定要把握准确,否则起相反的作用。实验得出染液浓度10g/L时,尿素浓度低于5g/L为宜。
硫酸钠也可以提高活性染料冷轧堆染色的表观色深值,而且提高的幅度比较大,说明硫酸钠比尿素对冷轧堆染色的影响更大。随着硫酸钠用量的增加,其K/S值也在提高,这是因为随着电解质浓度的提高,纤维内相[OH-]随之提高,从而提高了纤维素的离子化,使[Cell—O-]提高,活性基与纤维反应速率提高,从而提高了固色率;当硫酸钠浓度达到15g/L时,K/S值提高幅度变缓慢。考虑大生产时,硫酸钠的促染效果易产生色差,所以染料浓度为10g/L时,硫酸钠浓度10g/L为宜。
堆置时间在染液浓度10g/L,Na2SiO3浓度10g/L,室温条件下浸轧织物,堆置不同时间,水洗,皂洗后晾干,测其K/S值，可以看出,在织物堆置16h后就已达到了固色平衡。需要说明一点,此组数据是在室温10～15℃取得的。如果室温提高或在夏季,堆置时间还可短些。堆置时间还与染料的反应性以及织物是否经过丝光有关。在实际生产中,考虑到拼色染料反应有差异,为使染料充分固着,可适当延长堆置时间,这对于已经固着的染料影响不大。
水质的影响冷轧堆染色工艺中,使用大量Na2SiO3,SiO32-易与水中Ca2+形成CaSiO3沉淀,既消耗了Na2SiO3,又会影响织物手感及色牢度,为此选用不同水质,染料浓度20g/L,Na2SiO320g/L,进行冷轧堆染色,测其色牢度,其结果如表3所示。
由表3可以看出,水质的硬度对皂洗牢度没有什么影响;对摩擦牢度影响较大。水质硬度较大,摩擦牢度降低;添加络合剂后,摩擦牢度降低更多。因为CaSiO3及络合剂EDTA与钙镁离子以及其他物质形成的分子量较大的络合物附着在纤维表面,从而影响了摩擦牢度,同时易使织物表面产生色斑,所以用蒸馏水染色的试样色泽均匀,用自来水及河水染色的试样都有色花,河水的色花更严重。因此建议冷轧堆染色使用软水。
结束语冷轧堆染色工艺在节能降耗方面是显而易见的,据资料显示:与连续轧染工艺(汽蒸法、焙烘法)相比,冷轧堆染色工艺在汽蒸与电的消耗方面降低30%～40%,染料固着率可提高20%～25%,污水处理可以降耗10%。同时,冷轧堆染色工艺条件温和,织物受到的张力、摩擦小,所以织物的表观效果和手感均有较大提高。特别是针织物、毛巾、绒面织物使用冷轧堆染色能提高产品质量。冷轧堆染色是印染企业提高产品档次、降低成本、改善环境的重要途径之一。
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