儀綸TM針織物染色工藝研究

劉麗佳 張佩華

東華大學(xué) 紡織學(xué)院(中國)

儀綸TM針織物染色工藝研究

劉麗佳 張佩華

東華大學(xué) 紡織學(xué)院(中國)

通過試驗(yàn)探討了儀綸TM針織物染色過程中保溫時(shí)間、染色溫度、染液pH值及浴比對(duì)染色效果的影響，采用單因子試驗(yàn)結(jié)合正交試驗(yàn)的方法，優(yōu)選了染色工藝參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，儀綸TM針織物的優(yōu)選染色工藝參數(shù)為染色溫度100 ℃，保溫時(shí)間30 min，染液pH值5.0，浴比1∶30。

儀綸TM； 針織物； 染色工藝； 上染率； 染色牢度

儀綸TM是由中國儀征化纖股份有限公司自主研發(fā)的一種新型聚酯仿棉短纖維(申請(qǐng)CAS號(hào)：25610-75-7)，該纖維是將聚酯大分子鏈重新設(shè)計(jì)，通過對(duì)苯二甲酸(PTA)+乙二醇(EG)+聚酰胺(PA)共聚反應(yīng)，引入酰胺基團(tuán)，在大分子上形成嵌段，獲得改性聚酯——聚酰胺酯短纖維。反應(yīng)式如圖1所示。儀綸TM織物兼具棉織物與聚酯織物的優(yōu)良特性，具有柔軟性佳、抗起毛起球性好及吸濕快干等優(yōu)良特性。同時(shí)，由于—CO—NH—基團(tuán)的嵌入破壞了聚酯大分子的規(guī)整性，使聚酯大分子的無定型區(qū)增加，染料分子更易進(jìn)入纖維內(nèi)部，因而可實(shí)現(xiàn)分散染料常壓染色。

本文根據(jù)儀綸TM纖維的特點(diǎn)，對(duì)儀綸TM針織物的染色性能和染色工藝進(jìn)行探討，研究旨在獲得儀綸TM針織物的優(yōu)選染色工藝參數(shù)。

圖1 PTA+EG+PA共聚反應(yīng)式

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

試驗(yàn)材料：100%儀綸TM環(huán)錠紡紗線、耐摩擦測試用標(biāo)準(zhǔn)棉織物、色牢度測試用棉貼襯織物及聚酯貼襯織物。

試劑：氫氧化鈉、保險(xiǎn)粉、醋酸、丙酮、大愛尼克司(Dianix)分散藍(lán)S-2G。

儀器：RY-1261型高溫染樣機(jī)(中國上海隆達(dá)化工公司)、TV-1901型紫外可見分光光度計(jì)、SHZ-C型水浴恒溫?fù)u床、Denver TP型電子天平、PHB-2型酸度計(jì)(中國杭州雷磁分析儀器廠)、干濕摩擦牢度儀、皂洗牢度儀、SF600 PSUS型電腦測色配色儀(美國Data Color公司)、福原OD2-VXAC-3S(2)型單面圓緯機(jī)。

1.2 試樣制備

采用18.5 tex的100%儀綸TM環(huán)錠紡紗線，在筒徑為30英尺(約914.4 cm)的福原OD2-VXAC-3S(2)型單面圓緯機(jī)上制備平針織物。試驗(yàn)用儀綸TM紗線的基本參數(shù)如表1所示，制得的織物試樣的規(guī)格參數(shù)如表2所示。

表1 儀綸TM紗線的基本參數(shù)

線密度/tex強(qiáng)度/(cN·tex-1)斷裂伸長率/%捻度/[捻·(10cm)-1]回潮率/%364.8519.72213.18564.820.809

表2 儀綸TM針織物的規(guī)格參數(shù)

面密度/(g·m-2)厚度/mm橫密/[縱行·(5cm)-1]縱密/[橫列·(5cm)-1]124.880.4777182

1.3 前處理工藝

將儀綸TM針織物放置于氫氧化鈉質(zhì)量濃度為1 g/L、浴比為1∶20、溫度為60 ℃的恒溫水浴搖床上震蕩處理20 min，水洗晾干后待染色用。

1.4 染色工藝配方及染色工藝路線

儀綸TM針織物的染色工藝配方如下：

分散染料用量 2%(染料相對(duì)織物質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，o.w.f)

分散助劑用量 1.5 g/L

pH值 4～6

溫度 85～110 ℃

保溫時(shí)間 10～50 min

浴比 1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50

儀綸TM針織物的染色工藝路線如圖2所示。

圖2 染色工藝路線

儀綸TM纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為68～72 ℃，其屬于一類改性聚酯纖維，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下上染率較低，而當(dāng)染色溫度高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，上染率迅速增加，容易因織物與染料分子未充分接觸造成織物染色不勻，因此當(dāng)染色溫度稍低于儀綸纖維玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)(約60 ℃)，應(yīng)適當(dāng)保溫約10 min，以保持較低的上染率，讓染料分子充分移動(dòng)，與織物接觸，促進(jìn)織物的勻染；60 ℃后繼續(xù)升高染色溫度時(shí)，需確保升溫速率低于1.0 ℃/min，以降低染料分子的擴(kuò)散和吸附速率，進(jìn)一步保證織物的勻染性。

1.5 單因子試驗(yàn)

分別討論染色溫度、保溫時(shí)間、染液pH值及浴比這4個(gè)因素對(duì)儀綸TM針織物染色效果的影響，以上染率為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.6 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因子試驗(yàn)結(jié)果，選取染色溫度、保溫時(shí)間和浴比這3個(gè)主要影響因素，進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)，以上染率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定儀綸TM針織物的優(yōu)選染色工藝參數(shù)。

2 測試指標(biāo)與方法

2.1 上染率

對(duì)儀綸TM針織物進(jìn)行染色處理，分別吸取染色前染液和染色后殘液各1 mL，置于10 mL的容量瓶中，加入4 mL丙酮，并用蒸餾水將其稀釋至10 mL，用分光光度計(jì)測試染色前后染液最大波長處的吸光度[1]。

式中：A0——染色前染液的吸光度；

A1——染色后殘液的吸光度。

2.2 色差

使用電腦測色配色儀，在D65光源、10°視角、中孔徑條件下，測量經(jīng)優(yōu)選染色工藝條件染色的儀綸TM針織物與標(biāo)準(zhǔn)樣的色差，測試指標(biāo)包括表示顏色深淺的DL、由紅到綠的顏色分量Da、由黃到藍(lán)的顏色分量Db和總色差DE。

2.3 摩擦色牢度

參照GB/T 3920—1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》的測試方法，將摩擦用棉織物裁剪成50 mm×50 mm的試樣，將染色儀綸TM針織物裁剪成140 mm×150 mm的試樣，分別與一塊干態(tài)摩擦試驗(yàn)用棉織物與一塊濕態(tài)摩擦試驗(yàn)用棉織物進(jìn)行摩擦試驗(yàn)。設(shè)置摩擦頭向下壓力為9 cN，沿100 mm長動(dòng)程往復(fù)摩擦10次后，對(duì)棉織物進(jìn)行沾色等級(jí)評(píng)定。

2.4 皂洗色牢度

參照GB/T 3921.1—1997《紡織品 色牢度試驗(yàn)?zāi)拖瓷味龋涸囼?yàn)Ⅰ》的測試方法，將染色儀綸TM針織物裁剪成40 mm×100 mm的試樣，試樣的正面與同等大小的聚酯貼襯織物接觸，背面與標(biāo)準(zhǔn)棉織物貼襯接觸，將3塊織物沿短邊兩頭縫合，在皂洗浴比為1∶50、 皂洗液質(zhì)量濃度為5 g/L、溫度為40 ℃條件下皂洗30 min后洗滌烘干，評(píng)定儀綸TM針織物試樣的皂洗色牢度等級(jí)。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 單因子試驗(yàn)結(jié)果

3.1.1 保溫時(shí)間對(duì)染色效果的影響

在浴比為1∶30、 pH值為4.0、染色溫度為100 ℃、保溫時(shí)間分別為10、 20、 30、 40和50 min條件下染色，測定不同保溫時(shí)間對(duì)儀綸TM針織物上染率的影響，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可以看出，保溫時(shí)間在30 min以下時(shí)，隨著保溫時(shí)間的延長，織物的上染率逐漸增大，而當(dāng)保溫時(shí)間大于30 min，隨著保溫時(shí)間的延長，織物的上染率呈緩慢下降的趨勢。這是因?yàn)榉稚⑷玖仙先緝x綸TM針織物主要依靠吸附作用，當(dāng)保溫時(shí)間為30～40 min時(shí)，染料吸附在織物上的速率與織物上的染料分散到染液中的速率趨于一致，即達(dá)到上染動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)若繼續(xù)延長保溫時(shí)間，則部分已吸附在織物上的染料將逐漸重新分散進(jìn)入染液中，使上染率減小。因此，確定儀綸TM針織物較適宜的染色保溫時(shí)間為20～40 min。

圖3 保溫時(shí)間對(duì)上染率的影響

3.1.2 染色溫度對(duì)染色效果的影響

在浴比為1∶30、 pH值為4.0、保溫時(shí)間為30 min、染色溫度分別為85、 90、 95、 100、 105和110 ℃條件下染色，測試不同染色溫度對(duì)儀綸TM針織物上染率的影響，結(jié)果如圖4所示。

圖4 染色溫度對(duì)上染率的影響

由圖4可以看出，隨著染色溫度升高，儀綸TM針織物的上染率逐漸增大，當(dāng)染色溫度達(dá)100 ℃時(shí)，上染率可達(dá)90%。此后，隨著染色溫度的繼續(xù)升高，織物的上染率逐漸趨于平衡，上染率增大不明顯。這是因?yàn)槿旧珳囟壬撸玖戏肿拥膭?dòng)能增大，纖維無定型區(qū)內(nèi)分子鏈段的運(yùn)動(dòng)加劇，孔隙增大，這使得染料分子更易進(jìn)入孔隙，從而上染率增大。但隨著織物的上染率逐漸趨于平衡，繼續(xù)升高溫度也難以提高上染率。據(jù)此，確定較適宜的染色溫度為90～100 ℃。

3.1.3 染液pH值對(duì)染色效果的影響

在浴比為1∶30、染色溫度為100 ℃，保溫時(shí)間為30 min、染液pH值分別為4.0、 4.5、 5.0、 5.5和6.0條件下染色，測試不同染液pH值對(duì)儀綸TM針織物上染率的影響，結(jié)果如圖5所示。

圖5 染液pH值對(duì)上染率的影響

由圖5可以看出，當(dāng)染液pH值小于7.0時(shí)，隨著pH值的增大，織物的上染率變化不明顯，這表明染液pH值對(duì)儀綸TM針織物的上染率影響較小。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，pH值為5.0時(shí)儀綸TM針織物的上染率較高，這可能與分散染料適宜在弱酸性條件下染色有關(guān)，因此，選定較適宜的染液pH值為5.0。

3.1.4 染液浴比對(duì)染色效果的影響

在染色溫度為100 ℃、保溫時(shí)間為30 min、染液pH值為5.0、染液浴比分別為1∶10，1∶20，1∶30，1∶40 和1∶50條件下染色 ，測試不同染液浴比對(duì)儀綸TM針織物上染率的影響，結(jié)果如圖6所示。

由圖6可以看出，隨著浴比的增大，織物的上染率呈不斷減小的趨勢。但實(shí)際染色過程中，由于采用大浴比有利于提升織物的勻染性[2]，而小浴比有利于節(jié)約資源和能源，兼顧這兩方面的因素，較適宜的浴比一般選擇為1∶20、 1∶30或1∶40。

圖6 浴比對(duì)上染率的影響

3.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

為進(jìn)一步優(yōu)化儀綸TM針織物的染色工藝，根據(jù)單因子試驗(yàn)結(jié)果，選取染色溫度、時(shí)間和浴比這3個(gè)影響因素，每個(gè)因素選取3個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，染色工藝的因素水平表見表3。

表3 染色工藝因素水平表

水平A染色溫度/℃B保溫時(shí)間/minC浴比190201∶20295301∶303100401∶40

采用L9(34)正交表，以上染率為考察指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，正交試驗(yàn)結(jié)果及分析如表4所示。

由表4可以看出，3個(gè)因素中染色溫度(A)的極差最大、保溫時(shí)間(B)的次之，浴比(C)的最小，表明染色溫度對(duì)儀綸TM針織物上染率的影響最大，保溫時(shí)間的影響次之，浴比的影響較小。經(jīng)分析，確定儀綸TM針織物的最佳染色工藝為A3B2C1，即染色溫度為100 ℃、保溫時(shí)間為30 min，pH值為5.0、浴比為1∶20。但實(shí)際染色過程中，為防止織物染色不均勻，需適當(dāng)增大染色浴比，為此，將浴比調(diào)整至1∶30，即本文最終確定的優(yōu)選染色工藝參數(shù)為染色溫度100 ℃、保溫時(shí)間30 min、 pH值5.0、浴比1∶30。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

編號(hào)ABC上染率/%190201∶2050.92290301∶3064.76390401∶4056.03495201∶3072.26595301∶4076.19695401∶2086.727100201∶4082.948100301∶2090.299100401∶3088.30k157.2468.7175.98k278.3977.0875.11k387.1877.0271.72R29.94 8.37 4.26

3.3 染色織物的色牢度

根據(jù)優(yōu)選染色工藝參數(shù)對(duì)儀綸TM針織物進(jìn)行染色，并測試染色后織物的上染率與色牢度。可得染色后儀綸TM針織物的上染率為90.06%。其干、濕摩擦色牢度等級(jí)均為4級(jí)，皂洗色牢度等級(jí)為4級(jí)，由此可知，織物的摩擦色牢度和皂洗色牢度較好，等級(jí)均達(dá)到4級(jí)，符合服用要求。

3.4 織物色差及K/S值測試結(jié)果

按照上述優(yōu)選染色工藝參數(shù)對(duì)儀綸TM針織物坯布進(jìn)行染色處理，測試染色后儀綸TM針織物的色差及

K/S值，結(jié)果如表5所示。由表5可以看出，經(jīng)優(yōu)選染色工藝染色后的儀綸TM針織物的DL、Da、Db及DE的絕對(duì)值均小于或約等于0.5，說明儀綸TM針 織物試樣與標(biāo)準(zhǔn)樣相比色差較小。K/S值用于評(píng)價(jià)分散染料上染儀綸TM針織物的染色深度，由測試結(jié)果可知，儀綸TM針織物的K/S值約為11，而標(biāo)準(zhǔn)樣的K/S值約為8，表明儀倫TM針織物試樣的染色深度較深，染料與織物結(jié)合較充分。

表5 優(yōu)選染色工藝的儀綸TM針織物色差及K/S值

測試指標(biāo)DLDaDbDEK/S數(shù)值-0.29-0.340.270.5211.22

4 結(jié)論

本文采用100%儀綸TM環(huán)錠紡紗線，制備儀綸TM針織物，然后采用分散染料在常壓條件下對(duì)儀綸TM針織物進(jìn)行染色處理，并通過單因子試驗(yàn)結(jié)合正交試驗(yàn)的方法，對(duì)染色工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)染料濃度為2%(o.w.f)時(shí)，儀綸TM針織物的優(yōu)選染色工藝參數(shù)為染色溫度100 ℃、保溫時(shí)間30 min、染液pH值5.0、浴比1∶30。經(jīng)該優(yōu)選染色工藝染色后，獲得的儀綸TM針織物的摩擦色牢度和皂洗色牢度均可達(dá)到4級(jí)，且色差較小，染色深度較深，表明在優(yōu)選染色工藝參數(shù)條件下染色制備的儀綸TM針織物，在織物上染率達(dá)90%以上的同時(shí)，染料在織物上的吸附牢度也較好，色牢度符合基本的服用要求。

[1] 王江波，張兆談，羅敏亞.分散染料上染滌綸的研究[J].染整技術(shù)，2011，36(1)：21-23.

[2] 王菊生.染整工藝原理(第三冊(cè))[M].北京：中國紡織出版社，2001：532-614.

Research on dyeing technology of polyesteramide(Yilun) knitted-fabric

LiuLijia，ZhangPeihua，

CollegeofTextile，DonghuaUniversity，Shanghai/China

The influences of soaking time，dyeing temperature，pH value and bath ratio of dye liquor on polyesteramide(Yilun) knitted-fabric were discussed by experiment，then the optimum parameters of dyeing process were selected through the single-factor experimental method combined with orthogonal experiment method. The experimental results showed that the optimum parameters of dyeing process for Yilun knitted-fabric was 100 ℃ of dyeing temperature，30 min of soaking time，5.0 of pH value，and 1∶30 of bath ratio.

polyesteramide (Yilun)； knitted-fabric； dyeing process； rate of dye-uptake；color fastness