真絲綢免水洗染色工藝研究

樊啟平，沈一峰，蔡祖伍

(1.杭州喜得寶集團(tuán)有限公司，杭州 311100；2.浙江理工大學(xué) a.先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.生態(tài)染整技術(shù)教育部工程研究中心，杭州 310018)

真絲綢免水洗染色工藝研究

樊啟平1，沈一峰2a,b，蔡祖伍1

(1.杭州喜得寶集團(tuán)有限公司，杭州 311100；2.浙江理工大學(xué) a.先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.生態(tài)染整技術(shù)教育部工程研究中心，杭州 310018)

針對(duì)真絲綢染色后水洗能耗大的問題，采用“浸軋→預(yù)烘→汽蒸→焙烘”的免水洗染色工藝對(duì)真絲綢進(jìn)行染色，考察了黏合劑、交聯(lián)劑、pH、汽蒸和焙烘條件等對(duì)染色性能的影響，發(fā)現(xiàn)該工藝廣泛適用于真絲綢的酸性染料染色，染色織物色牢度好，手感柔軟，符合生態(tài)紡織品的要求。

真絲綢；免水洗；染色工藝；黏合劑；染料；汽蒸

真絲綢染色過程大多數(shù)是以水為介質(zhì)，同時(shí)為保證染色品的色牢度達(dá)到要求，充分的水洗工藝必不可少，但水洗工藝的繁復(fù)程度和耗水量遠(yuǎn)過于染色工序，且需用大量的凈洗劑等一系列水洗助劑，是染色工業(yè)的又一大污染源。隨著水資源的緊張，社會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境的要求不斷提高，研究和開發(fā)清潔的染色工藝，從根本上消除染色加工對(duì)環(huán)境的污染無疑是一種最佳的選擇。本研究從染料浸染、涂料染色和染料軋染原理受到啟發(fā)[1-4]，提出一種免水洗染色的新技術(shù)。該技術(shù)[5]采用浸軋染料、黏合劑等組成的染液體系，通過汽蒸使染料與織物發(fā)生鍵合或化學(xué)反應(yīng)而固著，而未與織物發(fā)生鍵合或化學(xué)反應(yīng)的染料，通過黏合劑等相關(guān)助劑在一定溫度下與織物牢固結(jié)合。

1 試 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料和藥品

織物：市售12103雙縐、10103喬其紗、14101素緞。

試劑：活性染料：汽巴克隆P系列染料、雷馬素RGB系列、KN-R藍(lán)，均為工業(yè)純；酸性染料：藏青5R、麗華特黑B、普拉紅10B、普拉黃GN、酸性黑LDN、尤麗特棕S-GR 100 %、尼龍山大紅F3CI、酸性藏青200 %S-GR、尤麗特黃C-2R 100 %、酸性艷藍(lán)5GM、麗華特藏青R、弱酸艷藍(lán)G、品藍(lán)6B、普拉艷紅B、黃N-GL、普拉紅3BN、尤麗特棕C-G 100 %、卡普桃紅B 100 %，均為工業(yè)純；中性染料：中性深黃GL、中性灰2BL、中性棗紅GRL，均為工業(yè)純；化學(xué)試劑：碳酸鈉(分析純)、碳酸氫鈉(分析純)、黏合劑LD-1、LD-2、LD-3(工業(yè)純)、交聯(lián)劑T(工業(yè)純)、乙酸(分析純)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

RJ-350Ⅲ軋染機(jī)(上海雙翼實(shí)業(yè)有限公司)，DHG-9140A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科技有限公司)，BSJ200-4S電子天平(北京賽多利斯天平有限公司)，WFM-035A臥式壓力蒸汽滅菌器(上海博迅實(shí)業(yè)有限公司)，連續(xù)式定形烘干機(jī)(杭州三錦科技有限公司)、Datacolor SF600計(jì)算機(jī)測(cè)配色儀(美國(guó)Datacolor公司)。

1.3 工藝流程

浸軋(染料、黏合劑及其他助劑)→預(yù)烘(85 ℃，3 min)→汽蒸(105 ℃，60 min)→焙烘(130 ℃，3 min)。

1.4 測(cè)試方法

皂洗牢度按GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐洗色牢度》第1號(hào)說明測(cè)定，摩擦牢度按GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》測(cè)定，柔軟性評(píng)定以手感觸摸評(píng)定，K/S值的測(cè)定采用Datacolor SF600測(cè)配色儀測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 免水洗染色工藝的開發(fā)和優(yōu)化

2.1.1 染料篩選

按照染色工藝流程，試驗(yàn)了部分活性染料、中性染料和酸性染料進(jìn)行免水洗染色。結(jié)果表明，活性染料免水洗染色時(shí)，染色過程中需加堿促進(jìn)活性染料固色，染色完成后，因?yàn)闆]有水洗，染色布面pH值偏堿性，不符合生態(tài)紡織品標(biāo)準(zhǔn)；染色過程不加堿促進(jìn)活性染料固色，染色色牢度很差，水洗牢度、摩擦牢度均不超過3級(jí)。中性染料染色的濕摩擦牢度、褪色牢度較酸性染料差，色牢度勉強(qiáng)能達(dá)到3級(jí)，且中性染料品種也少，生產(chǎn)應(yīng)用中受限多。酸性染料的色牢度指標(biāo)較好，但是有待通過工藝優(yōu)化進(jìn)行改進(jìn)提高，工藝優(yōu)化中選用酸性藏青5R(質(zhì)量濃度40 g/L)、12103雙縐織物來進(jìn)行試驗(yàn)。2.1.2 黏合劑的影響

2.1.2.1 黏合劑的選擇

按照染色工藝流程，選用不同類型黏合劑(質(zhì)量濃度30 g/L)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 黏合劑種類對(duì)摩擦牢度、皂洗牢度和柔軟性的影響Tab.1 Effects of different types of adhesives on rubbing fastness, soaping fastness and softness

從表1可以看出，黏合劑對(duì)提高染色織物摩擦牢度作用顯著，自交聯(lián)型黏合劑LD-3效果好。分析認(rèn)為自交聯(lián)黏合劑LD-3經(jīng)高溫焙烘能通過自身交聯(lián)反應(yīng)形成三維結(jié)構(gòu)薄膜，其良好的黏接性，沾附了未反應(yīng)的酸性染料，結(jié)成了彈性好、強(qiáng)度高的皮膜，提高了染色織物的色牢度。

2.1.2.2 黏合劑用量的優(yōu)選

選用自交聯(lián)型黏合劑LD-3，按照染色工藝流程進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 LD-3質(zhì)量濃度對(duì)摩擦牢度、皂洗牢度和柔軟性的影響Tab.2 Effects of adhesive LD-3 concentration on rubbing fastness, soaping fastness and softnesss

由表2可以看出，隨著黏合劑LD-3用量的增加，染色織物色牢度提高，黏合劑質(zhì)量濃度為20 g/L時(shí)，摩擦牢度能達(dá)到4～5級(jí)，但是褪色牢度和棉沾色牢度較差。分析認(rèn)為，自交聯(lián)黏合劑在水洗后能重新形成自發(fā)的分散體，具有一定的黏連性，沾附酸性染料到棉織物上，導(dǎo)致褪色牢度和棉布沾色牢度較差，同時(shí)黏合劑質(zhì)量濃度增加時(shí)，染色織物的手感越來越差。綜合考慮黏合劑LD-3質(zhì)量濃度為20 g/L。

2.1.2.3 黏合劑LD-3加入順序的影響

黏合劑的浸軋順序不同，染色色牢度如表3所示。

表3 LD-3浸軋順序?qū)δΣ晾味群驮硐蠢味鹊挠绊慣ab.3 Effects of different padding sequence of adhesive LD-3 on rubbing fastness and soaping fastness

由表3可以看出，染液與黏合劑一起浸軋(工藝A)比分開浸軋(工藝B)的摩擦牢度好，且工序簡(jiǎn)單，因此采用染液與黏合劑混合后進(jìn)行軋染染色，黏合劑LD-3質(zhì)量濃度為20 g/L。

2.1.3 pH值的影響

醋酸調(diào)節(jié)混合液pH值，染色織物的色牢度試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 pH值對(duì)摩擦牢度和皂洗牢度的影響Tab.4 Effects of pH value on rubbing fastness and soaping fastness

從表4可以看出，pH值對(duì)染色織物的牢度影響不大，不能提高染色織物的褪色牢度和沾棉色牢度。分析認(rèn)為，酸性染料主要靠離子鍵和范德華力與蠶絲纖維結(jié)合，未反應(yīng)的酸性染料在高溫焙烘下與黏合劑形成了皮膜結(jié)構(gòu)黏附在織物上，酸性太強(qiáng)，超過了黏合劑的最佳使用范圍，黏合劑成膜能力不好，導(dǎo)致色牢度變差。因此免水洗染色時(shí)無須加入醋酸調(diào)節(jié)pH值。

2.1.4 交聯(lián)劑的影響

為了提高染色織物褪色牢度和沾棉色牢度，浸軋液中加入交聯(lián)劑T，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 交聯(lián)劑T質(zhì)量濃度對(duì)摩擦牢度和皂洗牢度的影響Tab.5 Effects of cross-linking agent T concentration on rubbing fastness and soaping fastness

由表5可以看出，隨著交聯(lián)劑T質(zhì)量濃度的增加，染色織物的褪色牢度和沾棉牢度得到提高，當(dāng)交聯(lián)劑T質(zhì)量濃度達(dá)到10 g/L時(shí)，染色織物牢度符合生態(tài)紡織品標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量濃度繼續(xù)增大，牢度沒有提高，分析認(rèn)為交聯(lián)劑T上的反應(yīng)基團(tuán)不僅可以與黏合劑中可交聯(lián)基團(tuán)反應(yīng)，而且可以與蠶絲纖維上的氨基、羥基等反應(yīng)，形成多元交聯(lián)產(chǎn)物，提高了皮膜在纖維上的黏結(jié)程度和皮膜本身的機(jī)械強(qiáng)度，但交聯(lián)劑T質(zhì)量濃度高時(shí)，織物手感變硬。因此綜合考慮選擇交聯(lián)劑T質(zhì)量濃度10 g/L。

2.1.5 汽蒸時(shí)間的影響

改變汽蒸時(shí)間，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6 汽蒸時(shí)間對(duì)摩擦牢度和皂洗牢度的影響Tab.6 Effects of steaming time on rubbing fastness and soaping fastness

由表6可以看出，染色織物的摩擦牢度、皂洗牢度隨著汽蒸時(shí)間的增加而提高，汽蒸時(shí)間為40 min時(shí)色牢度保持不變。分析認(rèn)為織物汽蒸時(shí)，飽和蒸汽直接噴射到織物上，冷凝時(shí)的給熱系數(shù)較大，蒸汽在織物上冷凝成為冷凝液均吸入纖維內(nèi)，使纖維膨化，同時(shí)染料由纖維表面向纖維間隙、內(nèi)部擴(kuò)散，依靠染料的離子鍵和范德華力等與纖維結(jié)合，汽蒸時(shí)間太短，染料難以完全占滿纖維的無定形區(qū)，導(dǎo)致浮色較多，黏合劑高溫焙烘形成的皮膜也難以固著，導(dǎo)致色牢度差；汽蒸時(shí)間太長(zhǎng)，染色織物色光稍微有變化。綜合考慮，汽蒸時(shí)間為40 min合適。

2.1.6 焙烘溫度和時(shí)間的影響

改變焙烘溫度和焙烘時(shí)間，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 焙烘溫度和焙烘時(shí)間對(duì)摩擦牢度和皂洗牢度的影響Tab.7 Effects of temperature and baking time on rubbing fastness and soaping fastness

由表7可以看出，焙烘溫度130 ℃、3 min時(shí)摩擦牢度和皂洗牢度基本維持不變。焙烘溫度低和焙烘時(shí)間短，黏合劑自交聯(lián)還沒進(jìn)行完全；焙烘溫度和焙烘時(shí)間太長(zhǎng)，織物色光稍有改變。綜合考慮選擇焙烘溫度為130 ℃，焙烘時(shí)間為2 min。

2.2 常用酸性染料的免水洗工藝染色

當(dāng)染料質(zhì)量濃度40 g/L時(shí)，按照免水洗染色工藝流程：浸軋(染液、黏合劑LD-3 20 g/L、交聯(lián)劑T 10 g/L)→預(yù)烘(85 ℃，3 min)→汽蒸(105 ℃，40 min)→焙烘(130 ℃，2 min) 進(jìn)行染色，試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

表8 常用酸性染料染色織物的摩擦牢度、皂洗牢度和K/STab.8 The rubbing fastness, soaping fastness and K/S value of the dyeing silk with frequently-used acid dyestuffs

由表8可以看出，染色常用的酸性染料采用免水洗染色工藝染色后，黑色系牢度好，大部分染色產(chǎn)品的得色量高，色牢度符合生態(tài)紡織品要求，說明該工藝對(duì)酸性染料具有很廣的適用性。

2.3 常用真絲綢的免水洗工藝染色

選用上述色牢度較好的酸性染料尤麗特黃C-2R、普拉紅3BN、麗華特藏青R拼成咖啡色，按照免水洗染色工藝染色，試驗(yàn)結(jié)果如表9所示。

表9 不同面料咖啡色的摩擦牢度和皂洗牢度Tab.9 The rubbing fastness and soaping fastness of coffee color of different silk fabrics

從表9可以看出，常用真絲綢采用免水洗工藝染色后染色織物色牢度符合生態(tài)紡織品要求，該工藝對(duì)真絲綢具有廣泛適應(yīng)性。

3 結(jié) 論

1)酸性染料作為真絲綢免水洗工藝用染料較為合適，自交聯(lián)黏合劑LD-3提高了染色織物的摩擦牢度，交聯(lián)劑T提高了染色織物的皂洗牢度。

2)采用酸性染料代替顏料的新型軋染真絲綢的免水洗染色工藝染色，染色織物得色量高，色牢度好，手感柔軟，符合生態(tài)紡織品要求。

[1] 沈一峰，林鶴鳴.雙活性基活性染料真絲綢染色工藝研究[J].染料與染色，2004，41(2)：105-108.

[2] 柴廣全，沈培榮.涂料染色技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用[J].印染，2001，28(1)：17-19.

[3] 陶?qǐng)蚨?，侯春紅.真絲綢軋染工藝[J].絲綢，2001(8)：48-51.

[4] 沈一峰，張蓉，林鶴鳴.真絲綢活性染料冷軋堆染色工藝研究[J].絲綢，2008(6)：21-23.

[5] 楊愛琴，樊啟平，胡國(guó)強(qiáng).絲綢面料免水洗染色方法：中國(guó)，101275365[P].2008-10-01.

Study on non-water washing dyeing process for silk

FAN Qi-ping1, SHEN Yi-feng2a,b, CAI Zu-wu1
(1.Hangzhou HSDP Group Co., Ltd., Hangzhou 311100, China; 2a. Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology,Ministry of Education; 2b.Engineering Research Center for Eco-Dyeing and Finishing of Textiles, Ministry of Education,Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

In view of high energy consumption of water washing after silk dyeing, a non-water washing dyeing process for silk with the process of "pad→pre-drying→steaming→baking" was put forwarded in the paper.Then, influences of adhesive, cross-linking agent, pH value, steaming and baking condition on the dyeing property were discussed. The results showed that the dyeing silk with the non-water process had good color fastness and soft handle, and met the ecological textile requirements, so the process had extensive applicability for the dyeing of acid dyes.

Silk; Non-water washing; Dyeing; Adhesive; Dyestuff; Steaming

TS193.8

A

1001-7003(2012)04-0015-04

2011-07-22；

2011-10-10

樊啟平(1977－ )，男，工程師，主要從事紡織印染技術(shù)研究與應(yīng)用。