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锦纶(或锦/棉)织物的打样技术(二)

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-05-06  作者:崔浩然  浏览次数:408
核心提示:崔浩然,男,中国纺织工程学会染整专业委员会顾问,常州市新浩印染有限公司总工程师,长期从事印染生产的技术与管理工作。
 接上期锦纶(或锦/棉)织物的打样技术(一)
(2)实用打样技术
不同的订单,对染色织物色泽的匀净度、艳亮度、色牢度等的要求不同,而不同类型的染料染锦纶的匀净度、艳亮度、色牢度等性能都存在着显著的差异。因此,染色成功的关键是根据订单的要求正确选用染料,正确制订工艺。
一、纯锦纶织物染浅淡色
锦纶织物染浅淡色,对匀染性、遮盖性与日晒牢度要求高,而对染深性与水洗、皂洗牢度则要求较低。
(一)中性染料染色
1.设备
红外线染样机。
2.处方
中性染料      x
软水剂        1-2g/L
锦纶匀染剂    1-2g/L
纯碱          0.015g/L(pH=8)
3.操作
浴比1:25(通常是4g织物,lOOmL染液)。以1-1.50℃/min升温至65℃,并保温染色10min,再以1.5℃ /min升温至100℃,保温染色20-30min,水洗,净洗。
4.工艺提示
(1)中性染料是指染料分子和金属铬(或钴)以2:1络合,可以中性浴染色的一类染料。实为含媒酸性染料。国内商品总称为中性染料,国外的依加仑染料、蓝纳素染料大多属于此类。
这类染料染锦纶最大的优点是染色坚牢度好,水洗牢度、皂洗牢度、耐氯浸牢度、耐晒牢度都非常优秀。
常用的国产中性染料有两种类型:一是单一结构的2:1型金属络合染料,如杭州恒升化工的丽华素
染料、青岛双桃化工的尤丽特S型染料、浙江新晟化工的S型染料等。二是以2:1型金属络合染料与带活性基的酸性染料组成的复合型中性染料,如杭州恒升化工的丽华特染料、青岛双桃化工的尤丽特C型染料等。
前者色光较暗,溶解度较低,但对染浴pH值的依附性相对较小。后者由于拼入了带活性基的酸性染料,故色光较亮,溶解度较高,但对染浴pH值的依附性相对较大。
(2)中性染料的分子结构中虽没有强亲水性基团(-SO3Na、-COONa)存在,但由于带三价正电荷的金属原子铬的引入而形成了带一价负电荷的络合物离子(即中性染料在水中是呈阴离子钠盐的形式存在)。因此,水中的钙、镁离子对其染色效果(深度、色光)会产生一定的负面影响(表6)。
从表6数据可以看出,无论是2:1型中性染料,还是复合型中性染料,对硬水都比较敏感。硬水染色,不仅会影响得色深度,还会影响得色色光。这一点可用以下实验验证:以中性深黄GL、中性枣红GRL、中性蓝BNL三者拼染锦纶,水质硬度对其染色结果的影响如下:
深井水染色(硬度243mg/L) 软化水染色(硬度64mg/L)得色:略浅的军绿色 → 略暗的咸菜色
                 (红色、蓝色染料上色较多所致)
因此,中性染料必须采用软化水染色。
(3)中性染料染锦纶,既能以离子键结合上染,又能以氢键、范德华力结合上染。所以,它亲和力高、吸色快、扩散慢、匀染性差的缺陷突出。很容易因锦纶自身微结构的差异产生“经柳”、“纬档”不匀性染疵。(注:卷染大生产易产生头尾色差,喷染大生产易产生云状色花。)
因而,中性染料染锦纶浅色必须采取有效的匀染措施:
①采用微碱性浴染色。锦纶为两性纤维,在其分子结构中同时含有氨基(-NH2)和羧基(-COOH),其等电点为5-6。即染浴pH值低于等电点时,正离子化的氨基(-N+H3)含量较多,锦纶带正电荷,染料阴离子上色快;染浴pH值高于等电点时,负离子化的羧基(-COO-)较多,锦纶带负电荷。染料与纤维间的同性电荷排斥力会给染料阴离子的上染造成较大阻碍,使上染速率显著减慢,从而使匀染效果明显提高。
由于中性染料与锦纶之间产生氢键结合与范德华力结合的能力较高,所以尽管采用微碱性浴染色,其得色深度的下降幅度并不大,尤其是染浅淡色。(注:色泽越浅,染液浓度越低,染料的上染率相对越高)。
然而,必须注意:染浴pH值提高,上染率会明显下降,特别是复合型中性染料。染浴pH值降低,上染率会有所提高,但匀染效果会明显下降,尤其是复合型中性染料。正是由于复合型中性染料对染浴pH相对敏感,所以锦纶染浅色以采用单一结构的2:1型中性染料为好。
②施加锦纶匀染剂。实践证明,加入1-2g/L锦纶匀染剂,可以明显提高锦纶染色的匀染效果。目前,实用效果较好的锦纶匀染剂有三种类型。
a.阴离子型匀染剂(表7)。其匀染机理是利用自身相对分子质量较小且带阴离子性,可抢先于染料进入纤维,占据氨基阳离子(-NH3+)染座。随着染温的升高,再逐渐被染料取代。因而,可减缓染料的上染速度,产生匀染效果。
b.非离子型匀染剂(表8)。其匀染机理是在这些非离子型匀染剂(如平平加O)的分子长链中,呈醚键结合的氧原子能与染料分子中的供氢基团产生氢键结合,因而和染料形成聚合体。随着染色温度的升高,这些聚合体再缓缓解聚释放染料。因此,非离子型匀染剂,既可以减缓染料的上染速率,又可以提高染料的移染速率,从而产生缓染、匀染效果。匀染机理示意如下:

c.阴/非复合型锦纶匀染剂(表9)。真正两性离子型匀染剂,其活性物的结构既带阳离子又带阴离子。这些活性物在酸性溶液中呈阴离子性,在碱性溶液中呈阳离子性,而在中性溶液中有类似非离子活性物的性质。
市场供应的锦纶匀染剂中,真正两性离子型匀染剂并不多,大多是阴离子型活性物与非离子型活性物的复合物。阴、非两种活性物复合会产生取长补短的协同效应。由于它既有亲染料性,又有亲纤维性,其缓染作用和移染作用表现往往更突出,实用效果(匀染性、鲜艳度)往往更好。因此,使用比较普遍。

这里必须指出:无论是阴离子型匀染剂、非离子型匀染剂,还是阴/非复合型匀染剂,普遍存在着用量浓度高、匀染效果好,但得色量会下降的问题。这是因为,在染色过程中阴离子型匀染剂往往不能被染料从染座上完全取代下来,非离子型匀染剂与染料形成的缔合体往往不能全部解聚,因而导致最终的平衡上染率下降。
③缓慢升温并中途保温。如此控制染温,是锦纶的染色性能与中性染料的染色性能决定的:
a.锦纶的玻璃化温度低(47-50℃),在水中容易溶胀。因此,在较低温度的染浴中(如60℃),中性染料、酸性染料、分散染料等就具有较高的上染率。升温快,染浅色最容易产生吸色不匀。
b.中性染料在微碱性浴中虽主要靠锦纶与染料间的分子引力上染,但依然具有较强的上染能力。而且,染温越高,上色越快,越容易产生色花。
采用缓慢升温并在65℃保温一个时段,可以通过有效的缓染、扩散与移染作用产生良好的匀染效果。
(4)由于中性染料的分子结构较大,亲和力较高,敌扩散速率较慢。尽管锦纶的玻璃化温度低,在水中易溶胀,欲获得最佳匀染效果与最高平衡上染率(最高得色深度),仍需要较高的染色温度。检测数据(表10)证明,中性染料在微碱性浴中染锦纶依然是沸温染色最合适。
注 染料0.5% (owf),六偏磷酸钠1.5g/L,锦纶匀染剂1.5g/L,纯碱0.015g/L(pH=8),浴比1:25,织物为190T尼丝纺,以1.5℃/min升温,按规定温度染色30min,水洗,净洗。
(二)酸性染料染色
1.设备
红外线染样机。
2.处方
弱酸性染料    2
软水剂        1-2g/L
锦纶匀染剂    1-2g/L
硫酸铵        2-3g/L(pH=6.2-6.3)
3.操作    
浴比1:25,以1-1.5℃/min升温至沸(100℃),保温染色30min,净洗。
4.工艺提示
(1)中性染料色光灰暗,酸性染料色光艳亮,所以酸性染料最适合染鲜艳度高的色泽。但必须注意,酸性染料染锦纶的色泽坚牢度远不如中性染料好。染浅色[<0.3%(owf)]时,其水洗、皂洗牢度尚可,而日晒牢度往往达不到3级要求(AATCC标准)。所以,采用酸性染料染日晒牢度要求高的浅色时,一定要注意染料的选择。
(2)酸性染料有强酸性染料与弱酸性染料之分。强酸性染料染锦纶所要求的染浴pH值较低(4-4.5),主要是与锦纶中的-N+H3成离子键结合而固着。由于锦纶中的氨基有限(尤其是锦纶66),所以强酸性染料染锦纶的饱和值较低(约2.3%),染深性较差。加之在pH值较低的染浴中锦纶带较多的正电荷,染料阴离子吸附上色快,匀染性遮盖性差,湿处理牢度也较差。因此,强酸性染料染锦纶并不理想,最好采用弱酸性染料染色。
(3)表11的检测结果显示,弱酸性染料比较适合在pH=5-6的染浴中染锦纶。
锦纶在pH=5-6的染浴中,-N+H3与-COO-的数量相当(等电点),锦纶自身几乎不带电荷。此时,染料上色呈现出两个特点:
①染料阴离子的上色速率比较温和,匀染性较好。
②染料与锦纶间的氢键、范德华力对染料上色起着更大的作用。其实际染色饱和值往往超过按氨基(-NH2)含量计算的饱和值,故饱和值较高(据检测,可达5%-5.2%)。
弱酸性染料染锦纶浅色,实控pH值应略高于锦纶的等电点(5-6),使锦纶略带负电荷。
这对提高匀染效果十分有利,故常以硫酸铵作释酸剂(pH=6.2-6.3)染色。
(4)无论是弱酸性染料还是一般酸性染料,对锦纶的两个主要上色行为与中性染料染锦纶非常相似。其一,得色量最高而且最稳定的染色温度也是沸温(98-100℃);其二,在温度较低的染浴中染色就有较高的上染能力。详见表12。这正是酸性染料染锦纶一定要以1-1.5℃/min缓慢升温、一定要在沸温(98-100℃)条件下染色的工艺依据。

(5)虽然酸性染料在酸性浴中对锦纶的上色能力较强,但由于溶解度相对较高,染色浴比对其得色深度的影响比中性染料染锦纶要大。但依然符合“浴比小得色深,对浅色比对深色影响大”的规律,见表13。因此,染锦纶小样时(特别是染浅淡色)应注意浴比的一致性。
(6)酸性染料染锦纶,施加适量锦纶匀染剂,三大效果明显(表14):
①酸性染料对锦纶微结构的差异所造成的不匀染性缺乏遮盖能力,经柳、纬档染疵突出。锦纶匀染剂的加入可以使其得到有效解决。
②锦纶匀染剂凭借其亲纤维性与亲染料性,对染料的上染所产生的缓染作用可以使酸性染料之间的竞染现象得到有效缓解,使得色更稳定,拼色效果更好。
③染浴中施加适量锦纶匀染剂,在提高匀染效果的同时还会提高得色深度。这可能与两个因素有关,一是在不含锦纶匀染剂的酸性染浴中,酸性染料上染快,浮色染料多,净洗落色较重,使染着的染料量降低。二是在酸性条件下,锦纶匀染剂的助溶、分散、匀染、透染等功能更好,促使最终的平衡上染率升高。
净洗。
2.以不加匀染剂的得色深度作100%,相对比较。Datacolor SF 600X测色仪检测。
3.匀染剂TBW-951为广东德美精细化工有限公司产品。
这里要特别提示:鉴于锦纶匀染剂在酸性条件下会明显影响酸性染料染锦纶的得色深度,所以在酸性染料染色时,锦纶匀染剂的使用一定要慎重。即无论染小样还是染大样,锦纶匀染剂的实用浓度一定要准确、稳定、统一,不可随意变动。否则,必然要产生色差。
(待续)
 
 
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