醫(yī)用橡皮膏基布煮漂染工藝探討

申寶平, 張生武，許志忠，張鑫卿

(1.焦作市聯(lián)盟衛(wèi)生材料有限公司，河南 焦作 454150；2.河南工程學(xué)院 材料與化學(xué)工程系，河南 鄭州 450007)

醫(yī)用橡皮膏是用純棉布做基材,并與天然橡膠、壓敏膠和純質(zhì)ZnO等組合制作而成的.基布織物由噴氣織機(jī)織成,不含漿料，布面平整光滑，交織間隙小，這對(duì)防止涂膠生產(chǎn)時(shí)的滲透，節(jié)省膠漿的用量非常有利.基布織物要求必須環(huán)保、對(duì)皮膚安全、染色牢度較高.

棉織物的傳統(tǒng)染整工藝是先將棉織物進(jìn)行退煮漂等前處理，再進(jìn)行染色.這種加工方法工序冗長，操作較為繁瑣，需消耗大量的水和能源，生產(chǎn)成本較高[1-2].

本研究采用直接混紡D型染料，對(duì)醫(yī)用橡皮膏純棉基布的煮煉、漂白、染色一浴一步法工藝進(jìn)行了探討.直接混紡D型染料色譜較全、用途廣，是一類高性價(jià)比的新穎直接染料，其分子結(jié)構(gòu)中含有三聚氰基，分子量較大，上染織物的色牢度比其他直接染料優(yōu)秀[3]；對(duì)纖維素纖維的直接性高，上染率高，即使用少量的無機(jī)鹽也具有較高的上染率[4]；絕大多數(shù)染料都具有一定的抗氧化性和耐堿性，可以用于漂染同浴一步法工藝加工纖維素纖維及其混紡織物，縮短工藝流程，降低生產(chǎn)成本[5-10].

本研究通過正交實(shí)驗(yàn)確定了燒堿、過氧化氫和硅酸鈉的合適用量及對(duì)實(shí)驗(yàn)棉布進(jìn)行煮漂染一浴一步法處理的合適工藝條件，對(duì)染色產(chǎn)品的顏色屬性和相關(guān)色牢度指標(biāo)進(jìn)行了測試.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 織物

無漿料純棉坯布(140 g/m2).

1.1.2 染化料

染料：直接混紡D型染料.

其他化學(xué)品：L-組氨酸鹽酸鹽[C6H10ClN3O2·H2O](生化試劑)；過氧化氫[H2O2](30%)，氫氧化鈉[NaOH](化學(xué)純)，硅酸鈉[Na2SiO3](化學(xué)純)；碳酸鈉[Na2CO3](分析純)；磷酸二氫鈉[NaH2PO4·2H2O](化學(xué)純), 磷酸氫二鈉[Na2HPO4·12H2O](化學(xué)純)，氯化鈉[NaCl](化學(xué)純)；滲透劑JFC、洗滌劑(工業(yè)品).

1.1.3 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備(見表1).

表1 實(shí)驗(yàn)所用主要儀器與設(shè)備Tab.1 Main instrument and equipment of this experimentation

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 煮漂一浴工藝

(1)工藝流程

織物→浸濕→擠干→室溫進(jìn)布→升溫(1.5 ℃/min)→保溫(100 ℃×45 min)→熱水洗(80～85 ℃×5 min)→溫水洗(50～60 ℃×5 min)→冷水洗→晾干.

(2)工藝處方

JFC/(g·L-1) 2

Na2SiO3/(g·L-1) 0～4

NaOH/(g·L-1) 0～2

H2O2/(g·L-1) 0.5～1.5

浴比 1∶20

(3)助劑用量

根據(jù)煮漂一浴工藝處方，實(shí)驗(yàn)有3個(gè)不確定因素；采用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化工藝處方，確定它們的影響程度，并最終確定各助劑的合適用量，正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2.

表2正交實(shí)驗(yàn)方案表

Tab.2Planoforthogonalexperiment(g·L-1)

水平因 素A/H2O2B/NaOHC/Na2SiO3Ⅰ0.500Ⅱ1.012Ⅲ1.524

1.2.2 煮漂染兩浴兩步工藝

(1)工藝流程

室溫進(jìn)布→升溫(1.5 ℃/min)→煮漂(100 ℃×45 min)→熱水洗(80～85 ℃×5 min)→溫水洗(50～60 ℃×5 min)→冷水洗→(晾干)→染色(100 ℃×45 min)→熱水洗(80～85 ℃×5 min)→皂煮(95 ℃×5 min)→熱水洗(80～85 ℃)→溫水洗(50～60 ℃)→冷水洗→熨干.

(2)工藝處方

煮漂工藝處方

JFC/(g·L-1) 2

Na2SiO3/(g·L-1) 2

NaOH/(g·L-1) 1

H2O2/(g·L-1) 0.5

浴比 1∶20

染色工藝處方

直接混紡D型染料/(% owf) 0.2

食鹽/(g·L-1) 20

浴比 1∶20

(3)工藝曲線

煮漂染兩浴兩步法煮漂和染色工藝曲線分別如圖1和圖2所示.

圖1 煮漂部分工藝曲線Fig.1 The boiling-bleaching technology

圖2 染色部分工藝曲線Fig.2 The dyeing technology

1.2.3 煮漂染一浴一步工藝

(1)工藝流程

室溫進(jìn)布→升溫(1.5 ℃/min)→保溫(100 ℃×45 min)→熱水洗(80～85 ℃×5 min)→皂煮(95 ℃×5 min)→熱水洗(80～85 ℃)→溫水洗(50～60 ℃)→冷水洗→熨干.

(2)工藝處方

直接混紡D型染料/(% owf) 0.2

JFC/(g·L-1) 2

食鹽/(g·L-1) 20

Na2SiO3/(g·L-1) 2

NaOH/(g·L-1) 1

H2O2/(g·L-1) 0.5

浴比 1∶20

(3)工藝曲線

煮漂染一浴一步法工藝曲線如圖3所示.

圖3 煮漂染一浴一步法工藝曲線Fig.3 The technology of one bath boiling-bleaching and dyeing

1.2.4 直接混紡D型染料拼色實(shí)驗(yàn)

拼色實(shí)驗(yàn)處方：

直接混紡紅玉D-BLL/(% owf) 0.13

直接混紡黃D-3RNL/(% owf) 0.065

直接混紡藍(lán)D-RGL/(% owf) 0.005

JFC/(g·L-1) 2

食鹽/(g·L-1) 20

Na2SiO3/(g·L-1) 2

NaOH/(g·L-1) 1

H2O2/(g·L-1) 0.5

浴比 1∶20

拼色實(shí)驗(yàn)工藝曲線同圖3.

1.3 測試方法

(1)白度：白度在PN-48B白度測定儀上測試，以R457白度(%)表示.

(2)毛細(xì)管效應(yīng)：將經(jīng)洗凈干燥的織物平衡后置于M215織物毛細(xì)效應(yīng)儀上，織物一端垂直浸在水中，測量30 min內(nèi)水沿織物上升的高度，以cm為單位；若液面參差不齊，取最低點(diǎn).

(3)織物斷裂強(qiáng)力：織物斷裂強(qiáng)力參照《GB/T 3923.1-1997 紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定 條樣法》標(biāo)準(zhǔn)，制備有效寬度為50 mm的拆紗條樣，以100.00 mm/min的拉伸速率在HD026電子織物強(qiáng)力儀上進(jìn)行測試.

(4)去棉籽殼效果：采用目測檢查法進(jìn)行評(píng)級(jí)，1級(jí)為棉籽殼一點(diǎn)未掉(效果最差)；2級(jí)為大顆粒棉籽殼較少；3級(jí)為基本沒有大而明顯的棉籽殼顆粒；4級(jí)為僅有很少小而不明顯的小棉籽殼微粒；5級(jí)為棉籽殼全部去除(效果最好).

(5)顏色參數(shù)：利用Color-Eye7000A測色儀對(duì)染色后紡織品進(jìn)行顏色測量.將染色試樣折疊4層，在10°視場和D65光源條件下，測定最大吸收波長λmax的表觀顏色深度K/S值，同時(shí)記錄反射率Rmax和L*、a*、b*、C*等顏色特征值以及標(biāo)準(zhǔn)樣與染色試樣間的總色差ΔE.

(6)耐洗色牢度：參照《GB/T 3921.3-1997 紡織品 色牢度實(shí)驗(yàn) 耐洗色牢度：試驗(yàn)3》標(biāo)準(zhǔn)測試.

(7)耐汗?jié)n色牢度：參照《GB/T 3922-1995 紡織品耐汗?jié)n色牢度試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)測試.

(8)耐摩擦色牢度：參照《GB/T 3920-1997 紡織品 色牢度實(shí)驗(yàn) 耐摩擦色牢度》標(biāo)準(zhǔn)測試.

2 結(jié)果與討論

2.1 煮漂一浴工藝

根據(jù)表2設(shè)計(jì)的正交實(shí)驗(yàn)方案，采用L9(33)正交實(shí)驗(yàn)表，實(shí)驗(yàn)組合及各因素對(duì)煮漂一浴效果的影響如表3和表4所示.

表3 煮漂一浴工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Experiment results of one bath boiling and bleaching

表4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)值Tab.4 The result of the experiment

注： K1、K2、K3為各水平的加和平均值，R為平均值間的極差.

由表3可知，在所選擇的煮漂一浴工藝條件范圍內(nèi)，純棉基材布的毛效和棉籽殼去除效果均可達(dá)到印染生產(chǎn)上對(duì)前處理織物的一般要求.因此，經(jīng)煮漂一浴前處理純棉基材布的經(jīng)向強(qiáng)力和白度應(yīng)作為主要考慮因素.

由表4的R值看，因素A對(duì)經(jīng)煮漂一浴前處理純棉基布的白度、毛效和強(qiáng)力的影響都較大；因素B對(duì)處理純棉基材布的經(jīng)向強(qiáng)力和去棉籽殼效果有較大影響，對(duì)純棉基材布白度也有較大影響；因素C對(duì)純棉基材布白度和去棉籽殼效果有較大影響.

(1)綜合考慮氫氧化鈉對(duì)去除棉籽殼效果、毛效和織物經(jīng)向強(qiáng)力的影響，氫氧化鈉用量取其水平Ⅱ.

(2)為了減小織物強(qiáng)力損傷，且為了減少后續(xù)煮漂染一浴工藝中過氧化氫對(duì)染料的氧化破壞，過氧化氫用量取其水平Ⅰ；且此水平時(shí)，純棉基材布的毛效也較高.

(3)鑒于硅酸鈉用量取2 g/L時(shí)，穩(wěn)定過氧化氫的性能已較顯著，進(jìn)一步增加其濃度純棉基材布白度增加幅度不大，故實(shí)驗(yàn)中硅酸鈉用量取其水平Ⅱ.最后，確定以A1B2C2組合對(duì)純棉基材布進(jìn)煮漂一浴前處理即過氧化氫0.5 g/L，燒堿1 g/L，硅酸鈉2 g/L.處理后織物的白度為75.6%，毛效為9.4 cm·(30 min)-1，經(jīng)向強(qiáng)力為292.7 N，強(qiáng)降率為10.3%，去棉籽殼效果為4級(jí).

2.2 煮漂染兩浴兩步法和煮漂染一浴一步法的染色效果比較

為了初步比較純棉基布煮漂染兩浴兩步法工藝和煮漂染一浴一步法工藝的染色效果，本文利用X-rite Color-Eye7000A測色儀及SCT染料測配色系統(tǒng)對(duì)采用兩種工藝染色的紡織品的顏色屬性進(jìn)行了測量，結(jié)果見表5.

表5 煮漂染兩浴兩步法和煮漂染一浴一步法染色紡織品的測色結(jié)果Tab.5 Experiment results of dyed fabrics by one and two bath boiling-bleaching and dyeing technology

續(xù)表5

染料工藝λmax/nmRmax/%K/SL*a*b*C*ΔE直接混紡藍(lán)D-RGL兩浴61017.012.0257.53-5.39-24.0324.62一浴61017.331.9758.44-5.85-24.8225.501.29直接混紡藍(lán)D-3GL兩浴63020.011.6062.39-10.12-15.7018.68一浴63026.561.0268.43-10.13-14.1217.386.25直接混紡藍(lán)D-REL兩浴61016.342.1456.87-5.38-24.5825.16一浴61018.881.7459.85-5.73-23.7724.453.11

由表5的紡織品測色結(jié)果可以看出：

(1)同種直接混紡D型染料經(jīng)兩種工藝染得的紡織品對(duì)應(yīng)的最大吸收波長λmax沒有發(fā)生變化，這表明同一染料經(jīng)兩種工藝染色后色相(又稱色調(diào))沒有變化；也證實(shí)了絕大多數(shù)直接混紡D型染料都具有一定的抗氧化性和耐堿性，可以應(yīng)用于煮漂染一浴一步法工藝對(duì)棉織物進(jìn)行染色.

(2)同一染料以相同的染色深度經(jīng)兩浴兩步法工藝得到的紡織品的表觀顏色深度K/S值均大于采用一浴一步法工藝染得的紡織品對(duì)應(yīng)的K/S值.這表明在實(shí)驗(yàn)條件下，采用兩浴兩步法染色時(shí)，純棉基材布的得色量要高于一浴一步法.

(3)直接混紡藍(lán)D-RGL、直接混紡紅玉D-BLL用兩種工藝染色后，試樣的表觀顏色深度K/S值相差不是很大，對(duì)應(yīng)的總色差ΔE均小于5；直接混紡黃D-3RNL經(jīng)兩種工藝染色后，試樣的K/S值相差也不是太大，對(duì)應(yīng)的總色差ΔE與5接近.

綜合比較經(jīng)兩種工藝染色后試樣的表觀顏色深度K/S值的變化和總色差ΔE的大小，醫(yī)療藥膏用純棉基材布煮漂染一浴一步法工藝可選直接混紡黃D-3RNL、直接混紡藍(lán)D-RGL和直接混紡紅玉D-BLL作為直接混紡染料的三原色.

2.3 直接混紡D型染料拼色實(shí)驗(yàn)

根據(jù)客戶提供的棕色標(biāo)樣，遵循拼色用染料的染色性能應(yīng)接近和拼色用染料的個(gè)數(shù)越少越好的一般拼色規(guī)則，選擇篩選出的可作為直接混紡染料三原色直接混紡黃D-3RNL、直接混紡藍(lán)D-RGL和直接混紡紅玉D-BLL進(jìn)行拼色.

2.3.1 拼色試樣顏色測量

拼色染色實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6所示.

表6 客戶來樣和拼色試樣的顏色測量結(jié)果Tab.6 Comparison of color characteristic by combination dyeing results and samples from the clients

由表6的試樣顏色測量結(jié)果可以看出，客戶來樣的最大吸收波長λmax為480 nm，而用篩選出的三原色染料進(jìn)行拼色實(shí)驗(yàn)得到的拼色試樣的最大吸收波長λmax為450 nm.兩者屬于同色異譜，測得其同色異譜指數(shù)MI為3.641.

總色差ΔE = 0.285，表明拼色試樣與客戶來樣相比已經(jīng)很接近.利用X-rite Color-Eye7000A測色儀及SCT染料測配色系統(tǒng)，在10°視場和D65光源條件下，對(duì)客戶來樣和拼色試樣進(jìn)行顏色仿真比較時(shí)，基本上看不出兩者的顏色差別.

2.3.2 拼色試樣色牢度測試

參照紡織行業(yè)相應(yīng)國標(biāo)，對(duì)醫(yī)用橡皮膏純棉基材布拼色試樣的耐洗、耐汗?jié)n和耐摩擦等色牢度指標(biāo)進(jìn)行測試，結(jié)果如表7所示.

表7拼色試樣色牢度

Tab.7Fastnessofcombinationdyeingfabrics(級(jí))

皂洗汗?jié)n摩擦沾色棉羊毛褪色沾色褪色酸性堿性棉羊毛棉羊毛酸性堿性干摩濕摩3-433-4444-53-43-444-54

由表7拼色試驗(yàn)色牢度測試結(jié)果可以看出，醫(yī)用橡皮膏純棉基材布拼色試樣的濕處理色牢度都達(dá)3-4級(jí)以上，基本能夠滿足醫(yī)用橡皮膏純棉基材布對(duì)染色試樣濕處理色牢度的要求.

3 結(jié) 論

(1)通過選擇合適的實(shí)驗(yàn)條件及染化料，對(duì)醫(yī)用橡皮膏純棉基材布進(jìn)行煮漂染一浴一步法工藝是可行的.燒堿煮練、過氧化氫漂白、直接混紡染料染色一浴法的織物與傳統(tǒng)方法相比，得色量略低，這可能是由于過氧化氫漂白浴對(duì)染料的氧化作用；選用直接混紡D型染料染色大體上能夠滿足醫(yī)用橡皮膏純棉基材布對(duì)染色濕牢度的要求.

(2)煮漂染一浴一步法可大大縮短工藝流程，能更好地適應(yīng)當(dāng)前印染廠小批量、多品種、交貨期短的生產(chǎn)要求；還可以節(jié)約能源，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，進(jìn)而降低成本，是一項(xiàng)值得深入研究的新工藝.

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