純棉不均勻改性方法與活性染料染色工藝

陳曉光，吳穗生

( 廣州紡織服裝研究院有限公司，廣東 廣州 510663)

科研與實(shí)踐

多色混合的紡紗工藝多是在纖維的橫向組合中研究，紗線縱向上的色澤變化多是采用了段染技術(shù)，在一絞紗線上染兩種或以上不同顏色，產(chǎn)品新穎獨(dú)特，段染紗線織出來的織物的風(fēng)格得到根本的突破，所以深受廣大消費(fèi)者青睞。多色混合紡紗工藝目前大多使用機(jī)械段染的方法。亞蔡整染機(jī)械廠生產(chǎn)的YD-5-8八色絞紗段染機(jī)適于各種絞紗成衣的彩色條紋分段染色，一次可以染的顏色比較多；無錫市楊佳染整機(jī)械有限公司的DL-8色真空絞紗分段染色機(jī)適用于腈綸、羊毛、混紡麻、棉、滌綸、尼龍、低彈絲的絞紗分段染色，染料利用率高，對環(huán)境污染小，但這類染色工序繁雜，生產(chǎn)成本較高。本文針對此現(xiàn)狀，應(yīng)用自制的陽離子改性劑SS對純棉絞紗進(jìn)行改性，陽離子改性劑通過與棉的共價(jià)鍵結(jié)合，使棉纖維陽離子化[1-2]，同時(shí)調(diào)節(jié)純棉坯紗改性部位使棉發(fā)生間斷的不均勻改性，改性后的純棉紗線先織造再染色，改性部分與未改性部分對活性染料吸附性不同，染色后呈深淺色，可根據(jù)織物風(fēng)格設(shè)計(jì)改性段的長短，呈現(xiàn)深段或淺段。傳統(tǒng)棉織物陽離子改性是在前處理后進(jìn)行的，本文是對棉胚紗進(jìn)行改性后再染整工藝處理，研究了茶皂素前處理工藝[3]。棉纖維進(jìn)行陽離子改性后，可實(shí)現(xiàn)無鹽或低鹽染色，研究了染色工藝與織物風(fēng)格的關(guān)系[4]。

1 試驗(yàn)

1.1 材料及儀器

紗線：純棉胚絞紗(自制)。

織物：改性后的純棉胚織物(自制)。

染化藥品：陽離子改性劑SS(自制)，茶皂素(上海金堂輕紡新材料科技有限公司)，精練劑(自制)，NaOH，元明粉，純堿，皂洗劑，滲透劑，活性2B紅(亨斯邁)。

儀器：電腦測色配色儀(美國 HunterLab)，紅外染色小樣機(jī)(佛山市恒星科技)，烘箱(上海一恒科技有限公司)。

1.2 應(yīng)用工藝

1.2.1 純棉胚絞紗改性工藝

工藝配方：

陽離子改性劑SS 3 g/L；

滲透劑 1 g/L。

工藝方法：純棉胚絞紗上部提起，下部在浸液槽，設(shè)定浸漬長度，在40 ℃下浸漬3 min，擠干，換其他部分，重復(fù)操作。

1.2.2 改性后純棉織物前處理方法

工藝配方：

茶皂素 2 g/L；

精練劑 2 g/L；

溫度 95 ℃；

時(shí)間 10～50 min。

1.2.3 織物染色工藝曲線

圖1 改性后純棉胚染色工藝曲線

1.3 測試

K/S值及白度的測定：在測色配色儀上測試，D65光源。

毛效：參照FZ/T 01071-1999 紡織品毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法。

2 結(jié)果與討論

2.1 陽離子改性劑質(zhì)量濃度的確定

根據(jù)產(chǎn)品需要染顏色的深淺，可以通過改變?nèi)玖系挠昧炕蜿栯x子改性劑的質(zhì)量濃度來實(shí)現(xiàn)，而改變?nèi)玖系挠昧勘雀淖冎鷦┑馁|(zhì)量濃度相對簡單，且染淺色的時(shí)候改變?nèi)玖嫌昧縿蛉拘员容^好。故本實(shí)驗(yàn)中考慮將陽離子改性劑固定在一定的質(zhì)量濃度，改變?nèi)玖系挠昧恳匀境錾顪\不同的產(chǎn)品。

從圖2可以看出，K/S值隨改性劑質(zhì)量濃度的增加而急速增加；2 g/L以上時(shí)，K/S值增加幅度變慢，3 g/L后基本處于恒定。說明棉纖維上能與改性劑結(jié)合的羥基是恒定的，當(dāng)這些羥基被占據(jù)到一定程度后，再增加改性劑質(zhì)量濃度，改性劑已難進(jìn)入纖維的更小空隙處，而大空隙處也無相應(yīng)的羥基與之反應(yīng)，接枝趨于飽和，上染率基本不變，避免浪費(fèi)，改性劑的質(zhì)量濃度定在3 g/L即可。染料用量從0～3%(o.w.f.)變化時(shí)，能染出一系列深淺不同的顏色。

圖2 陽離子改性劑質(zhì)量濃度對活性染料染純棉胚紗K/S值的影響

2.2 改性時(shí)間的確定

取一段純棉胚絞紗浸漬在40 ℃改性劑溶液中，使浸漬部分紗線完全浸透且考慮段長。由圖3可以看出，K/S值隨改性時(shí)間的延長，先急速增加；3 min以后，K/S值增加幅度變緩慢，3 min后染色深度基本處于恒定。這是因?yàn)榧喚€存在有毛細(xì)效應(yīng)，隨著時(shí)間的延長，改性劑向纖維內(nèi)部擴(kuò)散，改性劑質(zhì)量濃度增加，染色后織物的K/S值會增大。改性時(shí)間影響染色深度，一絞紗上因浸漬時(shí)間不同，上染深度發(fā)生變化，織造后會出現(xiàn)不同深度的段，呈現(xiàn)多色彩的段紡效果。綜合考慮生產(chǎn)效率和節(jié)約能源，改性時(shí)間控制在3 min內(nèi)即可。

圖3 改性時(shí)間對活性染料染純棉胚紗K/S值的影響

2.3 改性溫度的確定

圖4 改性溫度對活性染料染純棉胚紗K/S值的影響

取一段純棉胚絞紗浸漬在不同溫度的改性劑溶液中，處理3 min。由圖4可知，在30～40 ℃范圍，改性后織物染色的K/S值升高幅度不大，但隨著溫度的升高，有利于改性劑吸附并擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部，同時(shí)加速助劑與纖維之間的反應(yīng)，染色K/S值急劇升高。改性溫度升高到40 ℃后對K/S值影響很大。因此，從節(jié)約能源、方便操作和實(shí)現(xiàn)較好的改性效果綜合考慮，將改性溶液溫度控制在40 ℃即可。

2.4 前處理工藝的確定

經(jīng)陽離子改性后的純棉坯布，一般染色前需要進(jìn)行前處理，而在常規(guī)堿性、雙氧水的氧化漂白下會嚴(yán)重破壞陽離子改性劑與纖維素纖維的共價(jià)鍵結(jié)合，故本文選用茶皂素對改性后的純棉坯布進(jìn)行前處理，茶皂素溶液的pH值在11～12，相對緩和的前處理?xiàng)l件可減少對共價(jià)鍵的破壞。由表1可知，當(dāng)處理時(shí)間到達(dá)30 min后, 茶皂素處理改性后的純棉坯布的白度、毛效及K/S值均能達(dá)到傳統(tǒng)煮漂一浴工藝處理50 min的效果，而延長處理時(shí)間，可增大織物白度，但對共價(jià)鍵的破壞也在增強(qiáng)，導(dǎo)致染色深度降低，因此，綜合考慮織物白度、毛效及染色后色深度三個(gè)因素，得到茶皂素處理改性后的純棉坯布的工藝：茶皂素2 g/L，自制精練劑2 g/L，95 ℃，10～50 min。

表1 茶皂素前處理工藝與傳統(tǒng)煮漂工藝效果對比

2.5 織物段長的確定

棉胚絞紗可取多個(gè)部位進(jìn)行陽離子改性，可以做出不同段長的產(chǎn)品，根據(jù)客戶以及市場上反饋回來的消息，認(rèn)為段長保持在8 cm左右比較合適。一絞紗有三段改性部分段長在8 cm，未改性部分段長不等；或改性部分段長不等，未改性部分段長在8 cm，這樣染色后會產(chǎn)生露白，通過織造結(jié)構(gòu)的變化和染整工藝的調(diào)整產(chǎn)生不規(guī)則的深段和淺段的效果。

本項(xiàng)目中計(jì)劃生產(chǎn)純棉、滌棉、棉腈、麻和黏膠5個(gè)種類，不同的紗線吸濕性和對助劑的吸附力不同，段長保持一定，需要適當(dāng)調(diào)節(jié)紗線浸助劑的長度，以減少紗線的毛細(xì)效應(yīng)對段長的影響，保持染成品的段長在8 cm左右。確定的紗線浸染長度如表2所示。

表2 棉及棉混紡產(chǎn)品胚絞紗改性段長度的確定

2.6 織物風(fēng)格的確定

本項(xiàng)目的基本原理是利用陽離子助劑對部分段長的紗線進(jìn)行改性，經(jīng)改性的纖維對活性染料的結(jié)合力明顯增強(qiáng)，會優(yōu)先吸附染浴中的染料，使得改性部分得色較深，從而在一條紗線上實(shí)現(xiàn)顏色的深淺變化。根據(jù)現(xiàn)有的條件和市場需求我們初步確定了以下幾種風(fēng)格：

(1)長段，染中淺色，底色為白色，實(shí)驗(yàn)過程不用加鹽加堿；

(2)長段，染深色，底色為白色，實(shí)驗(yàn)過程不用加鹽加堿；

(3)長段，染深色，底色套同色系淺色，染料用量需在3%(o.w.f.)以上，實(shí)驗(yàn)過程需要加鹽加堿；

(4)短段，深淺色皆可，底色套同色系淺色；

(5)同一條紗線上，上三段質(zhì)量濃度不同的助劑，按常規(guī)工藝進(jìn)行染色。

不需要套色織物染色過程中無需加鹽加堿，按圖1工藝曲線進(jìn)行染色；

需要套色織物染色過程中加鹽加堿，按圖5工藝曲線進(jìn)行染色。

圖5 套色織物的染色工藝曲線

3 結(jié)論

(1)陽離子改性棉胚紗的最佳工藝：改性劑質(zhì)量濃度3 g/L，40 ℃條件下進(jìn)行改性3 min。

(2)茶皂素替代傳統(tǒng)煮漂一浴工藝進(jìn)行前處理，可明顯減小堿性、雙氧水氧化漂白條件下對陽離子改性劑與纖維素纖維共價(jià)鍵的破壞。

(3)織物風(fēng)格根據(jù)改性后段的長、短及染色方法來確定。

(4)經(jīng)陽離子改性后，活性染料可在無鹽無堿或低鹽低堿的條件下染色，具有工藝簡單，染色時(shí)間短，節(jié)約能源，減少污染等優(yōu)點(diǎn)。

[1] 余逸男，陳水林. 纖維素纖維陽離子改性劑PECH-amine的研制[J]. 紡織學(xué)報(bào)，2001，23(3)：138-140.

[2] 王華清.SBL-YGX改性棉織物與活性染料無鹽堿染色[J].印染助劑，2011，28(6)：46-49.

[3] 王高富，卜竹起，張志君.卜公茶皂素在毛巾織物前處理中的應(yīng)用[J].染整技術(shù)，2012，34(5)：37-38.

[4] 周光勇，劉金華，楊澄宇，顧學(xué)平.色媒體改性棉針織坯布無鹽無堿活性染料染色[J].印染，2009,35(18)：23-25.