真絲綢低尿素活性染料印花技術(shù)研究

丁春燕，汪 瀾，方浩雁，謝湘寧

(1.浙江理工大學(xué) 先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310018；2.杭州萬(wàn)事利集團(tuán)絲綢科技有限公司，杭州 310021)

真絲綢低尿素活性染料印花技術(shù)研究

丁春燕1，汪 瀾1，方浩雁2，謝湘寧2

(1.浙江理工大學(xué) 先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310018；2.杭州萬(wàn)事利集團(tuán)絲綢科技有限公司，杭州 310021)

針對(duì)活性染料印花中使用大量尿素而污染水源的問題，以真絲綢02雙縐為研究對(duì)象，使用三甘醇作為尿素替代品來部分代替尿素對(duì)其進(jìn)行活性染料印花。通過測(cè)試印花品K/S值和色差值，研究了三甘醇的比例對(duì)單色、雙拼色及三拼色印花品性能的影響，同時(shí)對(duì)三甘醇取代前后織物的染料滲透率和印花色牢度進(jìn)行比較。結(jié)果表明，尿素與三甘醇的最佳混拼比為25∶75，此時(shí)印花織物的滲透率、耐摩擦牢度及耐洗色牢度達(dá)到全尿素印花水平。

真絲綢；活性染料印花；尿素；三甘醇；K/S值；色差

在活性染料印花中，由于染料用量大而用水少，故需加入大量的尿素來助溶，同時(shí)尿素又起吸濕與膨化作用，能在汽蒸時(shí)釋放鎖住的水分，為染料與纖維的固著提供有利的條件，并且使纖維充分溶脹而加速染料的固著[1-2]。但是，尿素排入水源中，自然分解成CO2和含N化合物，后者可加速藻類物質(zhì)的生長(zhǎng)，最終引起水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象[3-4]。所以，在環(huán)境問題越來越受關(guān)注的當(dāng)今世界，減少尿素用量成為急需解決的課題。

近年來，減少尿素用量的研究雖有所報(bào)道，如在使用尿素替代品方面，有使用雙氰胺和某些助劑來代替尿素的，但效果均不理想，或者不能達(dá)到全尿素印花效果或者仍無(wú)法擺脫對(duì)環(huán)境造成污染，故均未真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化[5-7]。三甘醇是一種具有良好吸濕性和助溶劑的物質(zhì)，且它的分子中不含N元素，對(duì)環(huán)境不造成任何威脅[8]。故本研究擬將三甘醇作為尿素的替代品，探討在真絲綢上削減尿素用量的活性染料印花技術(shù)，從而達(dá)到減少印花廢水中氨氮含量的目的。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器

實(shí)驗(yàn)材料：真絲02雙縐、活性紅P-BN、活性黃P-6GS、活性藍(lán)P-3R、活性黑P-3S(杭州凱達(dá)絲綢印染有限公司)、尿素(工業(yè))、三甘醇(分析純)、防染鹽S(95 %)、碳酸氫鈉(分析純)、無(wú)水碳酸鈉(分析純)、海藻酸鈉漿(工業(yè))、凈洗劑209(工業(yè))。

實(shí)驗(yàn)儀器：SF600X-Datacolor測(cè)色配色儀(美國(guó)DataColor公司)，miniMDF/767磁棒印花機(jī)(奧地利Zimmer公司)，電子天平(常州市天之平儀器設(shè)備有限公司)，101-3型不銹鋼數(shù)顯電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海錦屏儀器儀表有限公司通州分公司)，汽蒸鍋(上海華線醫(yī)用核子儀器有限公司)，JJ-1精密增力電動(dòng)攪拌器(金壇市江南儀器廠)。

1.2 實(shí)驗(yàn)與測(cè)試方法

1.2.1 印花工藝

工藝流程：調(diào)漿→印花→烘干→汽蒸(102～104 ℃，8～10 min)→水洗→皂煮(95 ℃，10 min)→水洗→烘干。

處方：海藻酸鈉原糊X %，水X/2 %，尿素Y %，三甘醇(5.6－Y)%，活性染料3 %，碳酸氫鈉3 %，防染鹽S 1 %。當(dāng)全尿素印花時(shí)，Y＝5.6。

1.2.2 測(cè)試方法

1.2.2.1 K/S值

用SF600X Datacolor計(jì)算機(jī)測(cè)色配色儀測(cè)定印花后織物的K/S值。按照Kuberlka-Munk理論，表達(dá)式如下：

(K/S)λ＝(1－Rλ)2/2Rλ

式中：K為吸收系數(shù)，S為散射系數(shù)，Rλ為樣品光譜反射率。

1.2.2.2 色 差

用SF600X Datacolor計(jì)算機(jī)測(cè)色配色儀測(cè)定印花后織物的ΔE值。

1.2.2.3 滲透率

用SF600X Datacolor計(jì)算機(jī)測(cè)色配色儀測(cè)定印花后織物正反面K/S值，然后用下列公式計(jì)算：

式中：(K/S)1，(K/S)2分別表示印花織物反面和正面的得色量。

1.2.2.4 耐摩擦牢度

參照GB/T 3920—1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》測(cè)試，用灰色樣卡評(píng)定干摩擦布和濕摩擦布的沾色級(jí)數(shù)。

1.2.2.5 耐洗色牢度

參照GB/T 3921.1—1997《紡織品 色牢度檢測(cè)方法 耐洗色牢度的檢測(cè)方法》在SW12AⅡ耐洗色牢度試驗(yàn)儀上測(cè)定，用灰色樣卡評(píng)定真絲織物的退色級(jí)數(shù)，用沾色樣卡評(píng)定貼襯的棉和真絲的沾色級(jí)數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 三甘醇比例對(duì)真絲綢活性染料單色印花品性能的影響

取尿素與三甘醇的混拼，比例分別為75∶25、50∶50、25∶75、15∶85、5∶95及0∶100(將全尿素印花時(shí)的尿素百分含量看作100 %，下同)，使用活性紅P-BN、活性黃P-6GS、活性藍(lán)P-3R及活性黑P-GR來調(diào)制色漿對(duì)真絲織物進(jìn)行印花，印花后測(cè)得的K/S值與色差ΔE值與全尿素印花品的K/S值和ΔE值比較，結(jié)果如表1和表2所示。

表1 三甘醇比例對(duì)真絲綢活性染料單色印花品K/S值的影響Tab.1 Effect of the TEG Ratio on K/S Values of Silk ProductsPrinted by Monochromic Reactive Dyes

表2 三甘醇比例對(duì)真絲綢活性染料單色印花品ΔE值的影響Tab.2 Effect of the TEG Ratio on ΔE Values of Silk ProductsPrinted by Monochromic Reactive Dyes

由表1、表2可知，對(duì)于四原色單色印花，當(dāng)三甘醇取代尿素比例為25 %～85 %時(shí)，印花品的K/S值均較接近于全尿素印花品，此時(shí)的色差ΔE值亦均較小(≤1.50)；當(dāng)三甘醇取代尿素比例達(dá)95 %時(shí)，印花品的K/S值與全尿素印花品相差較大，且色差也相應(yīng)增大，原因分析與尿素和三甘醇在對(duì)染料的助溶和纖維的吸濕作用上存在一定的差異有關(guān)。在隨著三甘醇取代尿素的量逐漸增大的過程中，兩者兼容后所起的作用也在不斷地變化，從而使得印花織物的色深度和色差值也發(fā)生相應(yīng)的變化。而根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，對(duì)于單色印花，三甘醇取代尿素的比例在95 %以下為宜。從環(huán)保角度考慮，尿素被取代的量越多越好，所以綜合考慮，選擇三甘醇取代比例為75 %～90 %，并在此比例范圍進(jìn)行染料雙拼色印花試驗(yàn)。

2.2 三甘醇比例對(duì)真絲綢活性染料雙拼色印花品性能的影響

取尿素與三甘醇的混拼比例分別為25∶75、20∶80、15∶85和10∶90，調(diào)制色漿后對(duì)真絲綢進(jìn)行活性染料印花，印花后測(cè)得的K/S值與ΔE值如表3和表4所示。

由表3可見，紅黃不同比例拼色印花時(shí)，印花品的K/S值與全尿素K/S值較接近者在三甘醇比例為75 %～90 %內(nèi)波動(dòng)，再根據(jù)表4中的ΔE值可知，在三甘醇比例為75 %時(shí)，印花品與全尿素相比色差最小(均小于1.0)，故綜合兩者，紅黃拼色印花宜選擇三甘醇比例為75 %；紅藍(lán)不同比例拼色印花時(shí)，印花品的K/S值與全尿素K/S值較接近者主要分布在三甘醇比例為80 %～90 %內(nèi)，表4中ΔE值表明印花品在三甘醇比例為80 %時(shí)的色差值最小，故綜合考慮，紅藍(lán)拼色印花宜選擇三甘醇比例為80 %；黃藍(lán)不同比例拼色印花時(shí)，印花品的K/S值在三甘醇比例為75 %～85 %時(shí)均出現(xiàn)與全尿素K/S值最接近者，而從表4色差值中可看出當(dāng)三甘醇比例為85 %時(shí)色差最小，故對(duì)于紅藍(lán)拼色印花宜選擇三甘醇比例為85 %。

表3 三甘醇比例對(duì)真絲綢活性染料雙拼色印花品K/S值的影響Tab.3 Effect of the TEG Ratio on K/S Values of Silk Products Printed by Mixed Printing with Double-color Reactive Dyes

表4 三甘醇比例對(duì)真絲綢活性染料雙拼色印花品ΔE值的影響Tab.4 Effect of the TEG Ratio on ΔE Values of Silk Products Printed by Mixed Printing with Double-color Reactive Dyes

綜上所述，對(duì)于染料雙拼色印花，三甘醇的較佳比例在75 %～85 %，故在該比例范圍內(nèi)進(jìn)行三拼色印花實(shí)驗(yàn)，最終確定三甘醇的最佳比例。

2.3 三甘醇比例對(duì)真絲綢活性染料三拼色印花品性能的影響

取尿素與三甘醇的混拼比例為25∶75、20∶85和15∶85，調(diào)制經(jīng)3只活性染料以不同比例混拼后的色漿對(duì)真絲織物進(jìn)行印花，印花后測(cè)得的K/S值與色差ΔE值如表5和表6所示。

由表5和表6可得，對(duì)于染料三原色的三拼印花，三甘醇所占比例為75 %時(shí)的色深度相對(duì)全尿素的最為接近，色差值大都在1.0以下；而80 %和85 %時(shí)的色深度與全尿素的相比均有較大程度的下降，并且色差值也大都在1.0以上，所以很明顯地得出三甘醇含量為75 %時(shí)更可取，即尿素與三甘醇的最佳混拼比例為25∶75。

表5 三甘醇比例對(duì)真絲活性染料三拼色印花品K/S值的影響Tab.5 Effect of the TEG Ratio on K/S Values of Silk Products Printed by Mixed Printing with Three-color Reactive Dyes

表6 三甘醇比例對(duì)三拼色印花品ΔE值的影響Tab.6 Effect of the TEG Ratio on ΔE Values of Silk Products Printed by Mixed Printing with Three-color Reactive Dyes

但是，在確保使用三甘醇部分替代尿素后的色深度及色差不發(fā)生明顯偏差的同時(shí)，還應(yīng)確保印花織物的其他印花性能不受太多的影響。因此，將上述活性紅、活性黃和活性藍(lán)染料以任意比例混合對(duì)真絲織物進(jìn)行印花，然后對(duì)印花品的滲透度、摩擦牢度和耐洗牢度等作了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表7和表8所示。

表7 三甘醇比例對(duì)三拼色印花品滲透率的影響Tab.7 Effect of TEG Ratio on the Penetration Property of Printed Products by Mixed Printing with Three-color Reactive Dyes %

由表7可知，25 %尿素印花品的滲透度與全尿素印花品相比，出現(xiàn)既有上升又有下降的現(xiàn)象，但均未發(fā)生明顯變化，即三甘醇替代75 %的尿素后，印花品仍能保持良好的滲透度。

表8 三甘醇比例對(duì)三拼色印花品色牢度的影響Tab.8 Effect of TEG Ratio on the Color Fastness of Printed Products by Mixed Printing with Three-color Reactive Dyes

由表8可得，使用三甘醇作為尿素替代物印花后，真絲印花品的干摩擦牢度和濕摩擦牢度都未發(fā)生明顯下降，均接近于全尿素印花品的水平，即干摩擦牢度達(dá)到全尿素水平(≥4～5級(jí))，濕摩擦牢度基本達(dá)到全尿素水平(≥4級(jí))；真絲印花品的耐洗色牢度基本達(dá)到全尿素水平(≥3～4級(jí))。所以，在真絲綢活性印花中，用三甘醇替代75 %的尿素進(jìn)行印花后，印花品仍能保持良好的應(yīng)用性能。并且根據(jù)結(jié)果可見，使用三甘醇替代尿素后，尿素由原來的100 %降到了25 %，從理論上講降低了印花廢水中75 %的氨氮含量，具有十分重要的環(huán)保意義。

3 結(jié) 論

1)采用4只活性染料對(duì)真絲織物進(jìn)行單色印花，確定三甘醇替代尿素的可行性比例范圍為75 %～90 %。

2)通過對(duì)3只活性染料不同比例間的雙拼和三拼后，確定三甘醇取代尿素的最佳比例為75 %。

3)三甘醇取代尿素的最佳比例為75 %時(shí)，印花品可保持原有良好的滲透度；干摩擦牢度達(dá)到全尿素水平(≥4～5級(jí))，濕摩擦牢度基本達(dá)到全尿素水平(≥4級(jí))；耐洗色牢度基本達(dá)到全尿素水平(≥3～4級(jí))。

綜上所述，在真絲綢活性染料印花中，利用三甘醇取代尿素可極大程度地減少尿素用量，換言之，它可大大地降低印花廢水中的氨氮含量，對(duì)于現(xiàn)階段備受關(guān)注的水源污染問題可起到一個(gè)緩解作用，具有極其重要的環(huán)保意義。

致謝：顧盼同學(xué)參與了部分實(shí)驗(yàn)，在此致以真誠(chéng)的感謝！

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Study on Printing Process of Silk with Reactive Dyes and Few Urea

DING Chun-yan1, WANG Lan1, FANG Hao-yan2, XIE Xiang-ning2

(1. Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology Ministry of Education, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China ;2. Wensli Group Silk Science and Technology Co., Ltd., Hangzhou 310021, China)

Targeted at the problem of the water pollution because of using a large number of urea in printing with reactive dyes, this paper took the silk 02 crepe de chine as a research object, using TEG as an alternative to replace part of the urea to print silk with reactive dyes. The effects of the TEG ratio on the performance of monochromic, double-colored and three-colored printed products were studied, through testing the K/S values and Delta E of the printed products. Meanwhile the penetration property and color fastness of printed fabrics with TEG were compared with without TEG. The results showed that the best percentage of urea and TEG was 25 %∶75 %. The penetration property, rubbing fastness and washing fastness of the printed fabric with the ratio of urea and TEG reached the level of full-urea printing.

Silk; Reactive dyes; Urea; TEG; K/S values; Color difference

TS194.646

A

1001-7003(2010)12-0007-04

2010-03-14

浙江省科技計(jì)劃公益技術(shù)研究工業(yè)項(xiàng)目(2010C31119)

丁春燕(1986－ )，女，碩士研究生，研究方向?yàn)樾滦腿菊夹g(shù)。通訊作者：汪瀾，教授，wlan_cn@yahoo.com.cn。