多組分纖維針織物的染色工藝

趙 航，邢建偉，徐成書，張 瑋

（西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西西安 710048）

多組分纖維針織物的染色工藝

趙 航，邢建偉，徐成書，張 瑋

（西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西西安 710048）

針對粘膠、腈綸、滌綸、錦綸四組分纖維針織面料傳統(tǒng)染色工藝存在的工藝繁瑣，染深性能差，色牢度較差，織物原有風(fēng)格受損嚴(yán)重，生產(chǎn)效率低等問題，采用一種新型染色助劑XDZF及其配套染色工藝對多組分纖維進(jìn)行染色加工，對比分析不同染色工藝對染色品勻染性、色牢度以及染色節(jié)能減排效果的影響.實(shí)現(xiàn)了分散染料、陽離子染料、酸性染料同浴染色；在保證勻染性的前提下，縮短了染色工藝，改善了染色織物的色牢度和手感，達(dá)到了節(jié)能減排和提高生產(chǎn)效率的目的.

多組分纖維；同浴染色；色牢度

0 引 言

當(dāng)前，天然纖維、人造纖維及合成纖維混紡面料品種已成為服裝的主流產(chǎn)品［1－2］.通過多種纖維混紡的面料可取長補(bǔ)短，改善面料的風(fēng)格和服用性能.這種面料既具有較好的強(qiáng)度、耐熱性和耐磨性，又具有良好的吸濕透氣性和穿著的舒適性及保暖性，能夠較好地滿足人們對服裝的高性能要求［3－6］.

本文對滌綸、錦綸、腈綸、粘膠四組分混紡針織面料進(jìn)行染色工藝研究.由于面料中含有4種纖維，其染色加工的難度很大［7－10］，行業(yè)中主要采用三步三浴法染色工藝，但耗時(shí)長、耗能高，染色中存在沾色和色牢度差等問題［11－13］.為此，本文采用自主研發(fā)的XDZF作為多種纖維混紡面料的新型染色助劑，該助劑為特種高分子復(fù)合表面活性劑，外觀為無色至淡黃色液體，可以與水以任意比例相溶，具有優(yōu)良的分散性能，與酸性、陽離子染料有較強(qiáng)的親和力，能夠在纖維表面發(fā)生定向吸附，降低纖維摩擦系數(shù)，在染整加工中可有效減少纖維損傷.根據(jù)該助劑的特性設(shè)計(jì)了兩步兩浴法的染色新工藝，達(dá)到使分散染料、陽離子染料、酸性染料同浴染色的目的，并免除分散染料染色后的還原清洗，使染色樣品獲得滿意的色牢度和顏色深度.簡化了染色工藝，縮短染色時(shí)間，減少能耗與水耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的.

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 織物、試劑和儀器

1.1.1 織物 多組分針織物（滌綸25%、尼龍25%、腈綸30%、粘膠20%），由山東諸城裕民針織公司提供.1.1.2 染化藥劑 分散紅W－4BS、分散藍(lán)HGL、活性紅3BS、活性藍(lán)CFB、酸性紅A2BF、酸性藍(lán)A－R、陽離子紅X－GRL、陽離子黃X－GL、陽離子藍(lán)X－BL（工業(yè)品，浙江閏土染料股份有限公司），保險(xiǎn)粉、醋酸（分析純，天津市百世化工有限公司），無水碳酸鈉（分析純，天津市博迪化工有限公司），無水硫酸鈉（分析純，鄭州派尼化學(xué)試劑廠），阿白格A（工業(yè)品、亨斯邁），XDZF（自制），XD－1（工業(yè)品，泰興市沃森化工有限公司）.

1.1.3 儀器 SDM2－12－140高溫樣品染色機(jī)（立信染整機(jī)械（深圳）有限公司），XZ－12P紅外線高溫小樣染色機(jī)（廣州科聯(lián)精密機(jī)器有限公司），JA3003B電子天平（上海越平科學(xué)儀器有限公司），Colori7愛色麗測色儀（美國愛色麗公司），UEC1104002紫外分光光度計(jì)（上海美譜達(dá)儀器有限公司），Y571B摩擦色牢度儀（寧波紡織儀器廠），SW－12A耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)（無錫紡織儀器廠），DHJ－9076A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司），BGY9802－A標(biāo)準(zhǔn)光源箱、YG611N日曬氣候色牢度儀（南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）.

1.2 方法

1.2.1 傳統(tǒng)染色工藝 染色配方見表1，浴比10∶1，染色工藝曲線如圖1所示.圖1中A為分散染料染色，B為還原清洗，C為酸中和，D為活性染料染色，E為活性染料固色，F(xiàn)為皂洗，G為陽離子染料、酸性染料染色，H為皂洗.染色流程為分散染料染色→還原清洗→水洗→活性染料染色→皂洗→水洗→酸性染料及陽離子染料染色→皂洗→水洗.

表1 傳統(tǒng)染色工藝配方Table 1 Recipe of conventional dyeing process

圖1 傳統(tǒng)染色工藝曲線圖Fig.1Curve of conventional dyeing process

1.2.2 新型染色工藝 染色配方見表2，浴比10∶1，染色工藝曲線如圖2所示.圖2中A為活性染料染色，B為活性染料固色，C為皂洗，D為分散染料、陽離子染料、酸性染料同浴染色，E為皂洗.染色流程為活性染料染色→皂洗→水洗→分散染料、陽離子染料、酸性染料同浴染色→皂洗→水洗.

表2 新型染色工藝染色配方Table 2 Dyeing recipe of new dyeing process

圖2 新型染色工藝曲線圖Fig.2Curve of new dyeing process

1.3 性能測試

1.3.1 色牢度 按照GB／T3920—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取穼θ旧珮悠返哪湍Σ辽味冗M(jìn)行測試；按照GB／T3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取穼θ旧珮悠返哪驮硐瓷味冗M(jìn)行測試；按照GB／T3922—1995《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)秃節(jié)n色牢度》對染色樣品的耐汗?jié)n色牢度進(jìn)行測試；按照GB／T 8427—1998《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)腿嗽旃馍味葴y定》對染色樣品的耐日曬色牢度進(jìn)行測試.

1.3.2 染色效果 采用Color i 7愛色麗測色儀測試染色樣品的K／S值，并通過測試多點(diǎn)數(shù)據(jù)的方差、均方差、極差數(shù)據(jù)分析勻染性能.

1.3.3 織物手感 采用5人觸摸織物方法評定織物的手感，評定結(jié)果共分為柔軟（5級）、較柔軟（4級）、一般（3級）、較硬（2級）和硬（1級）5個(gè)級別.

2 結(jié)果與討論

粘／腈／錦／滌針織面料的傳統(tǒng)工藝染色一般采用三步三浴法染色，染色工序長，工藝控制困難，染色過程中各種染料對不同纖維的沾色，會影響染色面料色光的穩(wěn)定性，同時(shí)還會對面料的色牢度有一定的影響.由于染色時(shí)間長，織物表面的磨損易造成面料起毛起球和勾絲.本文采用新型染色助劑XDZF及其配套染色工藝，對四組分針織面料進(jìn)行染色，簡化染色工藝，縮短染色時(shí)間.

2.1 染色工藝對色深度和勻染性的影響

分別按照傳統(tǒng)工藝和新型工藝對多組分針織物面料進(jìn)行染色，通過測試染色樣品的色深度（K／S值），分析不同染色工藝對染色織物顏色深淺與勻染性的影響，結(jié)果見表3.

由表3可知，傳統(tǒng)、新工藝染色樣品織物正面K／S值分別為15.290，18.402，織物反面K／S值分別為13.778，14.752，表明新工藝染色樣品的表觀顏色明顯深于傳統(tǒng)工藝染色樣品.新工藝染色織物K／S值的均方差、極差都明顯小于傳統(tǒng)工藝染色樣品，這主要是因?yàn)橹鷦DZF不僅對染料有較強(qiáng)的分散作用，避免染料沉淀，而且助劑與陽離子染料及酸性染料有較強(qiáng)的作用力，可產(chǎn)生較好的緩染作用，有效改善勻染性.同時(shí)也減少了不同染料對其他纖維組分的沾染，從而提高染料利用率，獲得顏色深度和勻染性更好的染色品.

表3 染色工藝對織物K／S值及勻染性的影響Table 3 Influence of different dyeing process on dyeing levelness

2.2 染色工藝對色牢度的影響

表4 染色工藝對染色品摩擦牢度和耐皂洗牢度的影響Table 4 Influence of different dyeing process on rubbing fastness and soaping fastness

表5 不同染色工藝對染色品耐日曬牢度和耐汗?jié)n牢度的影響Table 5Influence of different dyeing process on light fastness and perspiration fastness

不同染色工藝對染色樣品色牢度的影響如表4～5所示.由表4和表5可知，新工藝染色樣品的各項(xiàng)色牢度與傳統(tǒng)工藝染色樣品的色牢度基本一致，說明新工藝在減少染色工序、縮短染色時(shí)間、提升染料利用率及不進(jìn)行還原清洗的前提下，仍能保證染料在纖維上進(jìn)行良好的吸附、擴(kuò)散和固著，保證優(yōu)良的染色牢度.這主要是因?yàn)橹鷦DZF在染浴中能夠促進(jìn)染料與其所對應(yīng)纖維組分發(fā)生吸附上染，減少了不同染料對其他纖維組分的沾染，在保證染色品的得色量及勻染效果的同時(shí)，減少了織物表面沾染的浮色.

2.3 染色工藝對染色樣品手感的影響

多組分纖維面料的染色加工時(shí)間比較長，長時(shí)間的濕加工過程會對織物的手感產(chǎn)生不利影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，采用傳統(tǒng)染色工藝處理后的織物手感為3～4級；采用新工藝處理后的織物手感為4級.采用新工藝染色，染色樣品的手感比傳統(tǒng)工藝染色品手感高半級.主要是由于采用新工藝染色，分散染料染色結(jié)束后無需進(jìn)行還原清洗，避免還原清洗對纖維的損傷，并簡化了染色加工工藝，縮短了染色時(shí)間，降低了染色加工對纖維表面的磨損以及纖維染色損傷的程度，從而降低染色加工對染色樣品手感的不利影響.

2.4 不同染色工藝深色染色效果

將表1～2染料用量的同比例增加2～3倍，比較不同染色工藝對染色品深色染色效果的影響，具體結(jié)果如表6～7所示.

表6 深色染色樣品的耐摩擦牢度、耐皂洗牢度Table 6 Comparison of rubbing fastness and soaping fastness of dark dyeing samples

表7 深色染色樣品的耐日曬牢度、耐汗?jié)n牢度Table 7 Comparison of light fastness and perspiration fastness of dark dyeing samples

從表6～7可知，隨染料用量增加，新工藝染色品的耐日曬牢度比傳統(tǒng)染色工藝染色品耐日曬牢度高出近1級，這主要由于采用新工藝染色后纖維表面損傷減小，織物表面光滑、質(zhì)密，有效減弱了光線的穿透能力.其余各項(xiàng)色牢度整體上與傳統(tǒng)染色工藝染色樣品對應(yīng)的色牢度相當(dāng).

2.5 新染色工藝的節(jié)能、節(jié)水效果分析

采用新工藝對四組分纖維針織面料進(jìn)行染色，并分析新工藝和傳統(tǒng)染色工藝的能耗、水耗，估算節(jié)能與節(jié)水量.新工藝與傳統(tǒng)工藝相比，以染制100kg織物，浴比10∶1為例，新工藝減少了傳統(tǒng)工藝酸性染料、陽離子染料染色環(huán)節(jié)及該環(huán)節(jié)后一次水洗和分散染料染色后的還原清洗及一次水洗，工藝時(shí)間由9.65h縮短至6.30h，節(jié)約時(shí)間34.7%，節(jié)水4 000kg；其中傳統(tǒng)工藝酸性染料及陽離子染料染色為由室溫（以25℃計(jì)算）升溫至98℃，該環(huán)節(jié)后水洗為由室溫（以25℃計(jì)算）升溫至70℃；分散染料染色后還原清洗及水洗為由室溫（以25℃計(jì)算）升溫至80℃，可節(jié)約蒸汽516kg.其蒸汽用量（Qm）計(jì)算公式如式（1）所示.

式中，m為加熱介質(zhì)的質(zhì)量，T2為加熱后溫度，T1為加熱前介質(zhì)的溫度，β為蒸汽熱值（以0.5MPa蒸汽為例，其熱值為2.092×106J／kg，蒸汽損耗不計(jì)入）.

3 結(jié) 論

（1）粘膠、腈綸、滌綸、錦綸四組分纖維針織面料，采用新工藝染色可由傳統(tǒng)染色工藝三步三浴法縮減至兩步兩浴法，由于助劑XDZF具有優(yōu)良分散性能，從而減少了染色過程中染料之間的互相沾染，減少了纖維表面浮色，進(jìn)而免去還原清洗的步驟.

（2）新工藝染色后織物的K／S值比傳統(tǒng)工藝明顯提高，可有效提高染料利用率.各項(xiàng)色牢度指標(biāo)均與傳統(tǒng)工藝相當(dāng).在進(jìn)行深色染色時(shí)（提高染料用量為原染料配方2倍及3倍），新工藝染色牢度優(yōu)于傳統(tǒng)工藝染色樣品色牢度.且新工藝K／S值的方差、均方差、極差均明顯小于傳統(tǒng)工藝，說明助劑XDZF在提高染料利用率的同時(shí)，能夠有效改善染色的勻染性.

（3）與傳統(tǒng)工藝相比，新工藝染色時(shí)間由9.65h縮短為6.3h，工藝時(shí)間縮短34.7%.按照染制100kg織物，浴比為10∶1計(jì)算，用水量及排污量由12t減少為8t，節(jié)水減排率為33.33%.能源消耗及助劑用量明顯降低.有效節(jié)約能源，減少污染排放，提高產(chǎn)品品質(zhì)和企業(yè)競爭力.

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編輯、校對：武 暉

New dyeing technology for multicomponent fiber knitted fabrics

ZHAO Hang，XING Jianwei，XU Chengshu，ZHANG Wei

（School of Textile ＆Materials，Xi′an Polytechnic University，Xi′an 710048，China）

To solve the problems of the complex dyeing process，unsatisfied color depth，poor colore fastness，unavoidable deterioration of fabric properties，and low production efficiency，which exist in the conventional dyeing method for multicomponent fiber blended knitted fabrics of by viscose，acrylic，polyester and nylon fiber，a new dyeing auxiliary XDZF and its combined dyeing process were investigated.And the influence of different dyeing process on the dyeing levelness and color fastness of dyed products and the energy conservation and emission reduction were also analyzed.The results show that the disperse dyes，cationic dyes and acid dyes can be dyed in one bath；the dyeing levelness of the dyed products is guaranteed while the dyeing process is shortened；the production efficiency is increased and the color fastness and hand feeling of the dyed products are improved；more energy is saved and emissions are reduced.

multicomponent fiber；dyeing in one bath；colore fastnes

TS 193.8

A

1674－649X（2015）05－0529－06

10.13338／j.issn.1674－649x.2015.05.002

2015－06－14

陜西省教育廳科研項(xiàng)目（2013JK0744）

邢建偉（1956—），男，陜西省西安市人，西安工程大學(xué)教授，研究方向?yàn)榧徔椘坊瘜W(xué)加工新材料、新工藝的理論及應(yīng)用.E－mail：xjw1123＠sina.com