莫代爾爽棉織物活性染料染色工藝的優(yōu)化

陳鎮(zhèn)，梁潔，易兵，梁金山，郭代金

（1.湖南工程學(xué)院生態(tài)紡織材料及染整新技術(shù)湖南省高校重點實驗室，湖南湘潭411104；2.杭州浩然紡織科技有限公司，浙江杭州311225）

莫代爾爽棉織物活性染料染色工藝的優(yōu)化

陳鎮(zhèn)1，梁潔1，易兵1，梁金山2，郭代金2

（1.湖南工程學(xué)院生態(tài)紡織材料及染整新技術(shù)湖南省高校重點實驗室，湖南湘潭411104；2.杭州浩然紡織科技有限公司，浙江杭州311225）

莫代爾爽棉織物常采用活性染料染色，本研究通過對染色工藝的主要影響因素如促染鹽用量、染色溫度、固色堿質(zhì)量濃度、保溫固色時間及加料過程進行調(diào)整，對莫代爾爽棉活性染料染色工藝進行優(yōu)化。實驗結(jié)果表明:在元明粉質(zhì)量濃度35 g/L，染色溫度55℃，純堿質(zhì)量濃度15 g/L，保溫固色時間60 min的條件下，染色后織物的K/S值、各項牢度及色差均較好，并通過復(fù)樣實驗證明新工藝的重現(xiàn)性高、勻染性好。

莫代爾爽棉；活性染料；染色；勻染性；染色牢度

莫代爾（Modal）是奧地利蘭精（Lenzing）公司開發(fā)、在生產(chǎn)過程中沒有污染、對生態(tài)及環(huán)境無害的綠色環(huán)保再生纖維素纖維，集天然纖維質(zhì)感與合成纖維實用性于一身，具有良好的光澤、手感、懸垂性，織物輕薄、吸濕、透氣［1-2］；通過與棉、麻、絲及化纖等混紡、交織，可以提升面料品質(zhì)，解決價格高、挺括性差、易起絨等問題［3-4］；其中莫代爾與棉及氨綸的混紡織物市稱莫代爾爽棉，在紡織面料領(lǐng)域擁有越來越廣闊的前景。

莫代爾爽棉的常規(guī)染整加工可套用纖維素纖維的傳統(tǒng)工藝，如纖維素纖維染色常用的活性染料、還原染料、直接染料等都可用于莫代爾爽棉的染色，在實際生產(chǎn)中，活性染料因色澤鮮艷、色譜齊全、使用方便、牢度良好、價格適中等眾多優(yōu)點成為最常用的染料［5-6］。但由于莫代爾爽棉對活性染料的親和力強，染色時初始上染率快、半染時間短，染料固著在纖維上就失去了移染性能，勻染性變差，易產(chǎn)生匹差、色花等問題，表現(xiàn)為“白芯”或“花灰”等布面效果［7-8］。本研究擬從工藝的角度，通過參數(shù)及操作調(diào)整，提升爽棉織物的染色效果。

1　實驗部分

1.1織物、藥品與儀器

1.1.1織物

莫代爾爽棉:47.5%莫代爾+47.5%棉+5%氨綸；坯克重214 g/m2；坯封184 cm。

1.1.2藥品

乳化精煉劑TF-188A、乳化型除油劑TF-115D、中性皂洗劑TF-130A（浙江傳化集團有限公司），元明粉、純堿、27%雙氧水（杭州龍山化工有限公司），活性金黃R-4RFN、活性紅R-2BF（浙江閏土股份有限公司），活性元青B133%（浙江龍盛股份有限公司）。

1.1.3主要儀器

IR-24M型紅外線染色機、AUSTOCK型自動化料機、3XWTW5905SW型皂洗機、R-3型烘干機、HJ-12B型耐洗色牢度試驗機（廣州市鴻靖實驗設(shè)備有限公司），JOYEE/JY-T932型雙針雙鏈埋夾機（蘇州好機匯縫紉設(shè)備有限公司），Crockmaster 670型干/濕摩擦牢度測試儀（英國James H.Heal Crockmaster公司），Datacolor 650型電腦測色儀（美國Datacolor公司）。

1.2實驗內(nèi)容

1.2.1工藝流程

爽棉坯布→前處理→染色→后處理（水洗、烘干）

（1）前處理

a前處理液處方

乳化精練劑TF-188A1 g/L

乳化型除油劑TF-115D1 g/L

純堿4 g/L

27%雙氧水5 g/L

氧漂穩(wěn)定劑TF-122B1 g/L

浴比1∶15

b工藝曲線

圖1　前處理工藝曲線

操作流程

50℃化料→坯布入浴→升溫，2℃/min→練漂，98℃×30 min→水洗→烘干

（2）染色

a染液處方

活性金黃R-4RFN0.8%（owf）

活性紅R-2BF3.0%（owf）

活性元青B133%0.5%（owf）

元明粉50 g/L

純堿20 g/L

染色溫度60℃

浴比1∶10

b工藝曲線

①某廠染色工藝曲線

操作流程

滴液機輸料→加鹽、堿→織物入染→冷行10min→進缸→染色，升溫，1℃/min→固色，60℃×60 min→降溫→出缸

②活性染料染色新工藝

圖3　染色新工藝曲線

操作流程

滴液機輸料→織物入染，運行5 min→加5%純堿和30%元明粉，運行10 min→再加25%純堿和30%元明粉，運行15 min→加40%元明粉，運行15 min→升溫至X℃，加70%純堿，保溫Ymin→降溫→出缸

（3）后處理

皂洗工藝及操作

染色織物→冷水洗→皂煮（中性皂洗劑TF -130A 0.8 g/L，98℃×10 min）→水洗→烘干（120℃×3 min）→冷卻至室溫

1.2.2實驗內(nèi)容

（1）單因素實驗

以1.2.1（2）中的染液處方及傳統(tǒng)染色工藝為參考，對影響染色效果的主要因素進行單因素實驗，影響因素考察范圍如表1。

表1　主要影響因素及參數(shù)范圍選擇

（2）正交實驗

根據(jù)單因素實驗結(jié)果，再進行四因素三水平的正交試驗L9（34），對新工藝進行優(yōu)化。

（3）復(fù)樣實驗

按照優(yōu)化工藝的實驗條件進行3次復(fù)樣實驗，編號A、B、C，測量A、B、C布樣的左/中、左/右、中/右的DE值，求取同一布面上面的DE值，測試優(yōu)化工藝條件下的染色效果及重現(xiàn)性。

1.3測試方法

1.3.1染色K/S值及△E值

在計算機測色配色儀上直接測定，用Datacolor測量各染色織物K/S值及△E值。

1.3.2耐洗色牢度

參照GB/T3921-2008《紡織品色牢度試驗?zāi)驮硐瓷味取?，試驗后以標準灰色樣卡作標準，用Datacolor測色系統(tǒng)評定試樣的變色和沾色牢度（以沾棉牢度計）。

1.3.3耐摩擦牢度

參照GB/T3920-2008《紡織品色牢度試驗?zāi)湍Σ辽味取?，試驗后以標準灰色樣卡作標準，用Datacolor測色系統(tǒng)評定標準摩擦布的干摩擦牢度和濕摩擦牢度。

2　結(jié)果與討論

2.1爽棉織物常規(guī)染色實驗

將經(jīng)過前處理的爽棉織物按1.2.1中（2）所述傳統(tǒng)染色工藝進行實驗，結(jié)果測定如表2。

從表2可以看出，織物的變色及干摩擦牢度較好，沾棉及濕摩擦牢度偏低。

表2　莫代爾爽棉織物常規(guī)染色實驗結(jié)果

2.2新工藝單因素實驗

2.2.1促染鹽質(zhì)量濃度對活性染料染莫代爾爽棉的影響

將經(jīng)過前處理的爽棉織物按染液處方、圖3染色新工藝及表1中促染鹽質(zhì)量濃度范圍進行實驗，考察元明粉質(zhì)量濃度對莫代爾爽棉染色效果的影響，結(jié)果如圖4、表3所示。

圖4　促染鹽質(zhì)量濃度對K/S值的影響

表3　促染鹽質(zhì)量濃度對洗色及摩擦牢度的影響

元明粉是活性染料染色較常用的促染鹽，它比食鹽促染時色澤更鮮艷、明亮，其質(zhì)量濃度對染料的上色力及色澤的深淺有較大影響［9］，由圖4、表3可知，通過加料控制，元明粉質(zhì)量濃度在30 g/L以上時，對K/S值、變色及干摩牢度影響較小，在30～40 g/L范圍，沾色及濕摩牢度隨元明粉質(zhì)量濃度的增加而略有降低，至50 g/L后，變化趨勢不明顯，綜上，元明粉質(zhì)量濃度選30～40 g/L為宜。

2.2.2染色溫度對活性染料染莫代爾爽棉的影響

將經(jīng)過前處理的爽棉織物按染液處方、圖3染色新工藝及表1染色溫度范圍進行實驗，考察染色溫度對莫代爾爽棉染色效果的影響，結(jié)果如圖5、表4所示。

圖5　染色溫度對K/S值的影響

表4　染色溫度對洗色及摩擦牢度的影響

由圖5、表4可知，染色溫度對K/S值、變色及沾棉牢度影響較大，對干摩及濕摩牢度影響較小，尤其是染色溫度在60℃時，K/S值、變色及沾棉牢度均有較高值；而在其他溫度時，沾棉牢度≤3級，因此，合適的染色溫度選取在60℃左右。

2.2.3固色堿質(zhì)量濃度對莫代爾爽棉染色的影響

將經(jīng)過前處理的爽棉織物按染液處方和圖3染色新工藝及表1固色堿范圍進行實驗，考察純堿質(zhì)量濃度對莫代爾爽棉染色效果的影響，結(jié)果如圖6、表5所示。

碳酸鈉又稱純堿，是活性染料染色常用的固色堿，堿性溫和，效果優(yōu)良［10］，由圖6、表5可知，固色堿質(zhì)量濃度的變化對干摩及濕摩牢度影響較小，對K/S值、變色及沾棉牢度有一定影響，尤其是在純堿質(zhì)量濃度＞20 g/L后，沾棉牢度降到3級以下；而在10～20 g/L時，K/S值及各項牢度均有較高值，因此，純堿質(zhì)量濃度可取10～20 g/L。

圖6　固色堿質(zhì)量濃度對K/S值的影響

表5　固色堿質(zhì)量濃度對洗色及摩擦牢度的影響

2.2.4保溫固色時間對活性染料染莫代爾爽棉的影響

將經(jīng)過前處理的爽棉織物按染液處方、圖3染色新工藝及表1保溫時間范圍進行實驗，考察保溫時間對莫代爾爽棉染色效果的影響，結(jié)果如圖7，表6所示。

圖7　保溫固色時間對K/S值的影響

表6　保溫固色時間對洗色及摩擦牢度的影響

由圖7、表6可知，保溫固色時間對K/S值、干摩及沾棉牢度影響較小，對變色及濕摩牢度影響較大，結(jié)合兩圖影響趨勢及從節(jié)能降耗目的出發(fā)，保溫時間選50～60 min為宜。

2.3正交實驗結(jié)果分析

從以上單因素實驗結(jié)果可以看出，固色堿質(zhì)量濃度及染色溫度的變化對在本實驗的影響較大，促染鹽和保溫時間次之，做L9（34）正交試驗，再次對新工藝進行優(yōu)化，正交實驗設(shè)計如表7，正交實驗結(jié)果見表8，正交實驗結(jié)果分析見表9。

表7　L9（34）正交實驗設(shè)計

表8　正交實驗結(jié)果

表9　正交實驗結(jié)果分析

從表9正交實驗結(jié)果分析可以看出，固色堿質(zhì)量濃度和促染鹽質(zhì)量濃度對K/S值影響較大，從耐洗色牢度來看，保溫時間和促染鹽對變色和沾棉的影響剛好相反，而各因素對干摩和濕摩牢度的影響相同，均為固色堿質(zhì)量濃度＞保溫時間＞染色溫度＞促染鹽質(zhì)量濃度。綜合所有因素及考慮本實驗研究目的，選擇活性染料染莫代爾爽棉的最優(yōu)化工藝為:A2B1C2D3，即純堿的質(zhì)量濃度15 g/L，染色溫度為55℃，元明粉質(zhì)量濃度為35 g/L，保溫固色時間60 min。在此最優(yōu)化工藝下，莫代爾爽棉織物染色的結(jié)果如表10，與表2相比，各項數(shù)據(jù)均有提高，尤其是沾棉及濕摩擦牢度提升明顯。

表10　莫代爾爽棉織物最佳染色工藝結(jié)果

2.4復(fù)樣實驗結(jié)果分析

根據(jù)1.2.2實驗內(nèi)容（3）復(fù)樣實驗方法，采用圖3染色新工藝及正交實驗優(yōu)化后的參數(shù)條件進行復(fù)樣實驗，結(jié)果如表11所示。

表11　復(fù)樣實驗結(jié)果

A、B、C的不同對色位置的△E的平均色差分別為0.14、0.11、0.14都小于0.3，說明用新工藝染色布樣勻染性良好。

3　結(jié)論

（1）通過正交實驗優(yōu)化后的莫代爾爽棉活性染料染色的最佳工藝為:元明粉質(zhì)量濃度為35 g/L，染色溫度為55℃，純堿的質(zhì)量濃度15 g/L，染色保溫時間60 min，相比傳統(tǒng)工藝，純堿和元明粉的質(zhì)量濃度有較大程度降低。

（2）在最佳工藝下，莫代爾爽棉織物活性染料染色效果比傳統(tǒng)工藝好，尤其是沾棉及濕摩擦牢度提升明顯。

（3）復(fù)樣實驗結(jié)果表明采用新工藝染色時的同一布樣色差值小，勻染性好。

［1］程浩南，張一心，李翠.Tencel與Model織物力學(xué)性能的比較［J］.化纖與紡織技術(shù)，2013，42（4）:15-17.

［2］裴鐵寧，王思捷.Modal/Cotton混紡織物染色同色性生產(chǎn)實踐［J］.輕紡工業(yè)與技術(shù)，2011，40（4）:45-47.

［3］YangJuntao.細旦莫代爾/氨綸針織物染色工藝［J］.國際紡織導(dǎo)報，2013（2）:52-54.

［4］安煒梁，高國芬.莫代爾纖維活性染料染深色探討［J］.染整技術(shù)，2011，23（2）:26-28.

［5］陳鎮(zhèn)，田波，翦育林，鄒志仁.純棉織物低堿活性染料染色性能探討［J］.染料與染色，2015，52（2）:22-25.

［6］盧聲，林杰，程德紅，等.活性染料水解對棉織物染色性能的影響［J］.紡織學(xué)報，2014，35（9）:95-99.

［7］王思捷，張貴，楊愛民.莫代爾/棉混紡織物染色工藝的優(yōu)化［J］.印染，2011，37（14）:15-18.

［8］李玉華，劉寧寧，沙寧寧，等.莫代爾/棉混紡織物的染整加工［J］.印染，2015（9）:25-27.

［9］張莉莉.代鹽法活性染料低鹽染色工藝研究［J］.針織工業(yè)，2014（11）:35-38.

［10］李曉宇.活性染料新型固色堿劑及其應(yīng)用性能［D］.上海:東華大學(xué)，2015.

OPTIMIZATION OF DYEING PROCESS OF MODAL/COTTON/ SPANDEX BLEND FABRIC WITH REACTIVE DYES

CHEN Zhen1，LIANG Jie1，YI Bing1，LIANG Jin-shan2，GUO Dai-jin2
（1.Key Laboratory of Ecological Textile Materials&Novel Dyeing and Finishing Technology，Hunan Institute of Engineering，Xiangtan Hunan 411104，China；2.Hangzhou HaoRan Textile Technology Co.，Ltd.，Hangzhou Zhejiang 311225，China）

The traditional dyeing process of reactive dyes to Modal/cotton/spandex blend fabric is poor levelness and consumes plenty of material and energy.In this article，new dyeing process to Modal/cotton/ spandex blend fabric is obtained by optimizing the main influence factors in dyeing process such as sodiumKeywords:Modal/cotton/spandex blend fabric，reactive dyes，dyeing，level-dyeing property，color fastness

TS193.8

A

10.3969/j.issn.1672-500x.2016.03.003

1672-500X（2016）03-0009-06

2016-7-30

陳鎮(zhèn)（1981-），男，湖南隆回人，講師，博士在讀。主要從事環(huán)境友好型染整技術(shù)及印染廢水處理研究。

湖南省教育廳開放基金項目，項目編號:15K030

sulfate concentration，dyeing temperature，dosage of sodium carbonate，dyeing holding time and process adjustment.Results show that the K/S value，color fastness and color difference of dyed fabric are better under the condition of sodium sulfate 35 g·L-1，dyeing temperature 55℃，sodium carbonate 15 g·L-1and dyeing holding time 60 min.The new process has high reproducibility and good levelness，which is proved through repeated experiments.