超細(xì)涂料軋染工藝

中山市新力華涂料有限公司 江紹棟

超細(xì)涂料軋染工藝

中山市新力華涂料有限公司 江紹棟

涂料印染技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、色譜齊全、適應(yīng)性強(qiáng)、成本低、節(jié)能節(jié)水、污染小等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到紡織行業(yè)的歡迎，蘊(yùn)含著巨大的發(fā)展?jié)摿?，但同時(shí)也面臨諸如色澤鮮艷度、牢度、手感等問(wèn)題，從而限制了其應(yīng)用范圍。

本文采用4種超細(xì)涂料（GMT-432艷藍(lán)、GMT-3000玫紅、DAF-203嫩黃、DAF-504黑色，此四色接近潘通四原色為代表 ）對(duì)純棉機(jī)織物進(jìn)行軋染染色，研究了兩種新型的涂料軋染工藝：超細(xì)涂料兩浴兩步法軋染和超細(xì)涂料一浴一步法染色。比較了這兩種染色方法與傳統(tǒng)涂料軋染工藝之間的優(yōu)勢(shì)。

超細(xì)涂料兩浴兩步法軋染中，先對(duì)棉織物進(jìn)行陽(yáng)離子化浸扎處理。使棉纖維表面帶有正電荷，然后對(duì)陽(yáng)離子化的棉織物進(jìn)行陰離子性超細(xì)涂料軋染。在陽(yáng)離子改性實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變改性劑濃度、PH值、處理溫度和時(shí)間等工藝參數(shù)，詳細(xì)討論影響棉纖維陽(yáng)離子化的程度的主要因素。超細(xì)涂料一浴一步法軋染中，將棉織物的陽(yáng)離子改性過(guò)程和涂料染色過(guò)程合二為一，大大簡(jiǎn)化了染色的工藝流程。實(shí)驗(yàn)中分析了染色液中陽(yáng)離子改性劑的濃度、涂料濃度、粘合劑用量等對(duì)染色效果的影響。

陽(yáng)離子改性劑的種類

對(duì)于天然纖維素纖維進(jìn)行陽(yáng)離子接枝或改變其離子性的方法，一般稱為陽(yáng)離子改性處理，這類助劑被稱為陽(yáng)離子改性劑（按結(jié)構(gòu)分），主要有胺化的環(huán)氧衍生物，這些化合物中一般都含有陽(yáng)離子性的氨基，特別是季銨鹽，而且大多屬于反應(yīng)型的，即一方面能與纖維牢固的鍵合，另一方面要使纖維成陽(yáng)電荷。陽(yáng)離子改性劑可分為低分子化合物和高分子化合物兩種。

離子改性過(guò)程中的影響因素

目前關(guān)于棉織物涂料染色中的陽(yáng)離子化改性研究多應(yīng)用于涂料浸染。即先用陽(yáng)離子改性劑對(duì)纖維進(jìn)行陽(yáng)離子化預(yù)處理，使纖維表面帶有正電荷，然后用帶負(fù)電荷的涂料進(jìn)行染色，通過(guò)涂料粒子和纖維上陽(yáng)離子的靜電引力作用，賦予纖維和涂料間一定的親合力，從而使涂料吸附在纖維表面。

棉纖維陽(yáng)離子化的過(guò)程取決于改性劑的種類不同，一般來(lái)說(shuō)，隨著改性劑的濃度增加，改性程度增加，從而使上染率和染色深度增加，但當(dāng)濃度超過(guò)飽和值后，再增加改性劑濃度對(duì)顏色增深沒(méi)有效果，若用量過(guò)多還會(huì)阻礙顏料粒子的上染。因此要根據(jù)棉纖維對(duì)陽(yáng)離子的吸收情況選擇最佳用量。

改性液PH值：不同改性劑對(duì)織物進(jìn)行預(yù)處理的PH值也不同，一般情況下陽(yáng)離子季銨鹽類化合物的預(yù)處理PH值8-9，陽(yáng)離子季銨鹽類聚合物的預(yù)處理可以在中性或弱酸性條件下進(jìn)行。此外，預(yù)處理的PH值還與纖維種類和前處理狀況等有關(guān)。

改性處理的溫度和時(shí)間：溫度和時(shí)間對(duì)改性效果也有影響，隨著溫度的升高，纖維的膨脹系數(shù)增加，改性劑分子的動(dòng)能亦增加，與纖維的有效碰撞增多，使纖維的改性效果更加明顯。大多數(shù)改性劑的處理溫度為60-80℃，時(shí)間為10-30分鐘。

施加方法（以改性劑H-A為例）改性劑濃度為6%，浴比為20:1，投入織物后將改性浴由室溫升到60-70℃，然后保溫處理20-30分鐘，使陽(yáng)離子改性劑吸盡，然后將浴液排除，對(duì)織物進(jìn)行充分水洗，除去織物上的多余改性液。

超細(xì)涂料兩浴兩步法染色

陽(yáng)離子改性工藝

陽(yáng)離子改劑DH-1008具有的功能特性：

1．聚合物中含有氯甲基活性基團(tuán)，該基團(tuán)在堿性條件下能與纖維素離子發(fā)生親核反應(yīng)。

2．聚合物分子具有較好的熱穩(wěn)定性，可以在較高的溫度下對(duì)織物進(jìn)行處理改性。

3．聚合物中具有帶正電荷的銨鹽，可以大大提高帶負(fù)電荷涂料粒子的直接性和上染率。

本實(shí)驗(yàn)中棉纖維的陽(yáng)離子改性采用浸扎工藝，著重討論改性劑的PH值、濃度、處理時(shí)間和溫度對(duì)改性程度的影響。實(shí)驗(yàn)證明改性織物含氮量與表面得色深度K/S值之間呈線性關(guān)系，因此本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)試改性織物染色K/S值的方法評(píng)定纖維改性程度，并且測(cè)量K/S值的方法簡(jiǎn)單實(shí)用。

陽(yáng)離子改性工藝流程：

浸扎改性液（兩浸兩扎，扎余率60%）→烘干→汽蒸（102℃×2分鐘）→熱水洗→冷水洗→烘干

實(shí)驗(yàn)中，我們對(duì)改性劑工藝條件進(jìn)行了優(yōu)選，重點(diǎn)對(duì)改性劑濃度、改性劑液PH值、氣蒸的溫度和時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)選實(shí)驗(yàn)。

優(yōu)選實(shí)驗(yàn)條件如下：

陽(yáng)離子改性劑DH-1008(g/L)0-100 PH值 7-12氣蒸溫度（度）102-126氣蒸時(shí)間（分鐘）2-15扎余率（%）60%

超細(xì)涂料染色工藝

棉纖維經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子改性劑改性后，引入了帶正電荷的表面電荷，使涂料陰離子與纖維間電荷的斥力轉(zhuǎn)為引力，大大提高了涂料粒子與棉纖維的作用力。

織物陽(yáng)離子改性后，進(jìn)行涂料染色，其染色工藝流程如下：

浸扎涂料色漿（兩浸兩扎，扎余率60%）→預(yù)烘→焙烘→（150℃×3分鐘）→皂洗（95℃×10分鐘）→清水洗→烘干

工藝條件：

涂料(g/L) 10-100粘合劑（g/L）10-40濕摩擦牢度提升劑（g/L）1-5扎余率（%）60%

超細(xì)涂料一浴一步法染色

染液的配制

配置一定濃度的改性劑溶液，加入NaOH調(diào)PH值至11-12。超細(xì)涂料中加入一定量的染浴穩(wěn)定劑DBO，緩慢倒入調(diào)配好的改性劑液，攪拌均勻，再加入粘合劑，攪拌均勻，靜置24小時(shí)無(wú)分層，沉淀，性能穩(wěn)定，可用于染色。

超細(xì)涂料染色工藝

超細(xì)涂料染色工藝流程：

浸扎涂料色漿（兩浸兩扎，扎余率60%）→烘干→氣蒸（102℃×10分鐘）→皂洗（95℃×10分鐘）→清水洗→烘干

工藝處方：

涂料（g/L）10-200改性劑（g/L）0-40染浴穩(wěn)定劑DBO（g/L）1-3 NaOH（g/L）0-15粘合劑（g/L）5-40

粘合劑對(duì)染色性能的影響

在涂料色漿中加入不同濃度的粘合劑，分別對(duì)陽(yáng)離子改性和未改性的棉織物進(jìn)行軋染，測(cè)試染色織物的K/S值和色牢度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，隨著粘合劑用量的增加，棉織物的染色K/S值升高，摩擦牢度和皂洗牢度也有所提高，在無(wú)粘合劑的情況下，軋染水洗后棉織物表面剩余的超細(xì)涂料量較少，K/S值很低，加入粘合劑后，涂料借助粘合劑粘在織物表面從而提高了染色K/S值和色牢度。

隨著粘合劑用量的增加，陽(yáng)離子改性劑棉織物的染色K/S值變化不大，但摩擦牢度和皂洗牢度有所提高。在無(wú)粘合劑的情況下，由于陽(yáng)離子改性纖維對(duì)涂料粒子有一定結(jié)合力，扎染后棉織物表面的超細(xì)涂料量沒(méi)有大量損失，仍有較高的AK/S值，且有一定的色牢度。

涂料濃度對(duì)染色性能的影響

隨著涂料用量的增加，染色后織物的K/S值升高，陽(yáng)離子改性棉織物的染色深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于未改性織物。在涂料20-100g/L范圍內(nèi)，改性后棉織物染色K/S值約是未改性棉織物的兩倍，這是由于棉織物經(jīng)陽(yáng)離子化改性后，在軋染的過(guò)程中對(duì)涂料色漿由不吸附變?yōu)榫哂幸欢ㄓH和力，纖維表面的顏料粒子大大增加，表現(xiàn)為染色K/S值的升高。這表明棉織物經(jīng)陽(yáng)離子改性劑預(yù)處理后，與未處理相比，達(dá)到相同的染色深度所需要的涂料濃度是后者的一半左右，這對(duì)于涂料扎染中節(jié)約成本和環(huán)境保護(hù)具有很大意義。

染色織物摩擦牢度和皂洗牢度與涂料濃度的關(guān)系

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出，染色后織物的色牢度隨涂料用量的增加而降低，涂料濃度較大時(shí)，涂料濃度相同的情況下，陽(yáng)離子改性織物染色后摩擦牢度比未改性織物的摩擦牢度略低，這是因?yàn)槊蘅椢锝?jīng)陽(yáng)離子化改性后，染色織物的得色量多，吸附到改性棉織物表面的顏料粒子較多，造成其色牢度下降，而同等深度的染色樣，改性過(guò)的織物比未改性過(guò)的織物摩擦牢度優(yōu)良。

另一方面超細(xì)涂料中的顏料粒徑僅為150nm左右，普通的粘合劑難以將其完全包覆，使部分顏料粒子直接暴露在外，引起摩擦牢度的下降，這對(duì)涂料染色用粘合劑提出了新的要求。

氣蒸溫度和時(shí)間對(duì)織物染色的性能影響

實(shí)驗(yàn)中的染色配方和工藝，改變氣蒸的溫度和時(shí)間，對(duì)棉織物進(jìn)行超細(xì)涂料軋染，測(cè)定染色織物的K/ S值、摩擦牢度。氣蒸溫度和時(shí)間對(duì)超細(xì)涂料深度和色牢度的影響。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果看，氣蒸溫度升高，棉織物的表現(xiàn)深度變淺，表現(xiàn)為所測(cè)得的K/S值降低，棉織物的干濕擦牢度受氣蒸溫度的影響不大，在102℃時(shí)，干摩擦牢度比其他溫度下的高半級(jí)。

氣蒸時(shí)間：從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出氣蒸時(shí)間延長(zhǎng)，棉織物的K/S值差別不大，隨著氣蒸時(shí)間的延長(zhǎng)，棉織物的干濕擦牢度逐漸提高，氣蒸在10分鐘是摩擦牢度最好，氣蒸時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，牢度反而下降。

綜合以上可以得到，超細(xì)涂料色漿中加入改性劑后，在一定的氣蒸條件下，可以提高棉織物的染色深度和摩擦牢度。氣蒸溫度主要影響棉織物的染色深度，對(duì)摩擦牢度影響不大，而氣蒸時(shí)間對(duì)染色牢度的影響較大，對(duì)染色深度影響較小。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能與改性劑和粘合劑的性質(zhì)有關(guān)，一方面，超細(xì)涂料色漿中加入的改性劑是一種可溶性的季銨鹽陽(yáng)離子高分子化合物，在有水分子參與的氣蒸條件下，可以較好的與棉纖維發(fā)生反應(yīng)，從而提高棉織物上的超細(xì)涂料吸附量，即提高了染色深度；另一方面，涂料色漿中使用的是低溫型粘合劑，可以在較低溫度下在織物表面成膜，提高摩擦牢度。因此，超細(xì)涂料扎染較好的工藝為：

浸扎涂料色漿（兩浸兩扎，扎余率60%）→烘干（80℃×1分鐘）→氣蒸（102℃×10分鐘）→皂洗（95℃×10分鐘）→清水洗→烘干

改性劑濃度對(duì)染色性能的影響

改性劑用量決定織物上改性基團(tuán)的數(shù)量，對(duì)織物改性程度和超細(xì)涂料染色效果起著重要作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，超細(xì)涂料染色織物的K/S值隨改性劑的濃度的不同而變化。無(wú)改性劑超細(xì)涂料色漿織物K/S值較低，改性劑用量增加后，染色織物的K/S值明顯提高，當(dāng)改性劑濃度為30g/L時(shí)，K/S值達(dá)到最高，濃度進(jìn)一步增大K/S值略有下降。

改性劑濃度大于10g/L后，超細(xì)涂料染色織物的摩擦牢度比無(wú)改性劑超細(xì)涂料染色提高1-1.5級(jí)，皂洗牢度提高半級(jí)，改性劑用量達(dá)40g/L時(shí)摩擦牢度稍有降低。從染色深度和色牢度兩方面考慮，改性劑的適宜濃度為30-40g/L。

粘合劑對(duì)染色性能的影響

粘合劑的用量是影響涂料染色效果的重要因素，它決定了染樣的手感、色牢度和其他性能。超細(xì)涂料染色的牢度較差，大量粘合劑的使用必然會(huì)導(dǎo)致手感變差。涂料染色后的織物的K/S值隨著粘合劑的用量的增加而不斷升高，在涂料色漿中添加改性劑后，涂料染色織物的K/S值隨著粘合劑用量的增加改變不大，這是由于當(dāng)染色涂料色漿中粘合劑的濃度較低時(shí)沒(méi)有足夠的粘合劑將涂料色漿粘著在織物上，而涂料本身對(duì)棉織物沒(méi)有親和力，因此在染色后的水洗過(guò)程中作為浮色被沖掉，因此織物的K/S值很低。粘合劑的用量增大后，K/S值逐漸升高，改性劑加入后，涂料與棉織物之間的作用力不再是單純依靠粘合劑，因此即使粘合劑的用量較少，對(duì)K/S值影響也不大。

本文是根據(jù)筆者公司實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論，僅供學(xué)術(shù)研究，若工廠生產(chǎn)需進(jìn)行大樣實(shí)驗(yàn)，調(diào)整工藝參數(shù)，最終形成能量產(chǎn)的工藝。數(shù)據(jù)中若有異議歡迎致電討論！希望能在涂料應(yīng)用發(fā)揮價(jià)值。