絲光棉針織物的染色工藝及性能探究

棉針織面料具有舒適柔軟、吸濕透氣等特點，是廣泛用于服裝面料、裝飾和產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域的織物。經(jīng)過液堿絲光后的棉纖維，內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，絲光棉針織面料在服用性和懸垂性等方面比普通針織面料好，且表面光潔，染色色澤鮮艷，尺寸穩(wěn)定性佳，不易起皺，深受消費者青睞。但在實際生產(chǎn)中，對棉針織物直接進行絲光的工藝應(yīng)用較少，主要是因為棉針織物的形態(tài)較機織布難以控制。若直接絲光，易出現(xiàn)折痕、破洞、手感堅硬等現(xiàn)象；絲光不勻，會產(chǎn)生染色色差；絲光過度，容易造成染色擦傷。本文將以提高棉針織物的絲光質(zhì)量為著眼點，同時進一步探究絲光棉針織布與普通棉針織布在染色性能及色牢度上的差異。

1 實驗部分

1.1 材料與設(shè)備

材料：純棉針織布（紗線線密度32，織物克重200 g/m）；堿減量滲透劑TF－107（傳化智聯(lián)股份有限公司提供）；液堿、純堿及醋酸（均為分析純）；活性艷藍KN－R、活性翠蘭KN－G、活性黑199（均來自傳化智聯(lián)股份有限公司）。

設(shè)備：DLS－6000型紅外染色機（蘇州絲達樂印染機械有限公司）；AB204－N型電子天平（梅特勒－托利多儀器（上海）公司）；SW－24A（II）型耐洗色牢度試驗機（常州第一紡織設(shè)備有限公司）；Y（B）571C型色牢度摩擦儀（溫州大榮紡織標準儀器有限公司）；Datacolor 650型反射分光光度計（美國Datacolor公司）；ITACH－SU1510型掃描電子顯微鏡（日本HITACHI公司）；R－3定形烘干機（瑞比染色試機有限公司）。

1.2 棉針織物絲光

1.2.1 TF－107的耐堿穩(wěn)定性實驗

TF－107作為一種堿減量滲透劑，其主要成分為脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽。在室溫（25 ℃）條件下，將含有1.0%（10 g/L）TF－107的堿液放置0.5 h后，觀察漂油情況。漂油量越多，表示其耐堿性越差。

1.2.2 TF－107的耐堿滲透性實驗

在一定濃度的液堿水溶液中分別加入0.5%、1.0%（即 5、10 g/L）的TF－107，配制成堿液。在室溫（25℃）條件下，使用標準棉帆布，水平放入100 mL配好的堿液中，開始計時，記錄完全潤濕和沉降的時間，沉降時間越快，表示其滲透性越好。

1.2.3 棉針織物絲光實驗

織物在布鋏絲光機上處理一般經(jīng)過 3 個基本過程：浸堿膨脹、膨脹下伸幅、伸幅下水洗。具體工藝為：浸軋堿液（液堿250 g/L，耐堿滲透劑TF－107 5.0 g/L，常溫20 ℃）→繃布（在一定張力作用下浸泡20 min）→熱水洗（3 道水洗）→中和水洗（50 ℃加醋酸中和水洗）→冷水洗（20 ℃，3 道水洗）→軋水烘干。

1.3 絲光棉針織物染色

1.3.1 絲光/普通棉針織物染色實驗

按照相同的染色條件，對絲光棉針織布與普通棉針織布染色，工藝如下。

染料：活性艷藍KN－R、活性翠蘭KN－G、活性黑

199。

深色配方：染料用量2.0%（o.w.f）、織物5.0 g、染色浴比 1∶20、元明粉40 g/L、純堿20 g/L。

中色配方：染料用量1.0%（o.w.f）、織物5.0 g、染色浴比 1∶20、元明粉20 g/L、純堿10 g/L。

淺色配方：染料用量0.5%（o.w.f）、織物5.0 g、染色浴比 1∶20、元明粉10 g/L、純堿5.0 g/L。

染色工藝曲線如圖 1 所示。染色結(jié)束后，經(jīng)過 2 道熱水洗，1 道冷水洗，150 ℃定形烘干。

同時，在染深色條件下（染料用量2.0%（o.w.f）），對比堿液中加入TF－107的絲光棉針織物與常規(guī)絲光棉針織物的布面勻染性。

圖1 棉針織物染色工藝曲線

1.3.2 相同得色量的絲光/普通棉針織物染色實驗

保持絲光棉針織布染色時染料用量為2.0%（o.w.f），然后通過不斷調(diào)節(jié)普通棉針織布染色染料用量，最終得到相同得色量（

K

/

S

值相同）的兩種棉針織物染色布（注：其他配方參數(shù)與染色工藝均與1.3.1中相同）。

染色結(jié)束后，為了不影響后續(xù)染色布面色光及各項牢度測試，需經(jīng)過 3 道熱水洗，1 道冷水洗，充分洗去浮色，150 ℃定形烘干。

1.4 測試

1.4.1 表觀形貌測試

取適量絲光棉針織布、普通棉針織布制樣，并對其表面鍍金。使用SU1510型掃描電子顯微鏡測試儀對織物進行觀測與拍照，得到纖維表面形貌結(jié)構(gòu)圖。

1.4.2 毛效測試

將一定規(guī)格的絲光棉針織布、普通棉針織布（大小均為30 cm×5 cm）懸掛在支架上，下端浸入水中，液體即沿毛細管上升至一定高度。在一定時間內(nèi)液體上升能達到的高度即為毛效。

1.4.3 表觀顏色特征值測試

測試前，按照使用說明對反射分光光度儀（Datacolor 650）進行調(diào)試與校正，之后測量棉針織布的顏色表觀深度

K

/

S

值和色差CMCΔ

E

值，每組數(shù)值測量 4 次并取平均值。

1.4.4 耐洗性測試

按照GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》，分別取得色量相同的絲光棉針織色布與普通棉針織色布進行實驗。實驗結(jié)束后用灰色樣卡評價試樣耐水洗沾色牢度等級，求平均值。

1.4.5 耐摩擦性測試

根據(jù)GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》，使用耐摩擦色牢度實驗儀，對得色量相同的絲光棉針織色布、普通棉針織色布做耐摩擦色牢度（干摩擦、濕摩擦）測試。實驗結(jié)束后用灰色樣卡分別評價耐摩擦色牢度等級，取平均值。

1.4.6 耐汗?jié)n性能測試

按照GB/T 3922—2013《紡織品 色牢度試驗 耐汗?jié)n色牢度》，對得色量相同的絲光棉針織色布、普通棉針織色布進行耐汗?jié)n性能（酸性、堿性）測試，實驗結(jié)束后用灰色樣卡評價試樣的耐汗?jié)n沾色牢度。

2 結(jié)果與討論

2.1 TF－107耐堿穩(wěn)定性

對比市場同類絲光滲透劑（競品）與TF－107的耐堿穩(wěn)定性（兩者含固量接近），結(jié)果如表 1 所示。由表 1 可以看出，市場同類競品在300 g/L液堿中，開始出現(xiàn)漂油現(xiàn)象，產(chǎn)品耐堿穩(wěn)定性變差；而TF－107依舊保持透明、不漂油狀態(tài)。說明TF－107耐堿穩(wěn)定性好于市場同類競品。

表1 TF－107的耐堿穩(wěn)定性

2.2 耐堿滲透性

對比市場同類絲光滲透劑（競品）與TF－107的耐堿滲透性，結(jié)果如表 2 所示。由表 2 可以看出，在250～300 g/L的NaOH濃度范圍內(nèi)，標準棉布在含TF－107堿液中的潤濕時間和沉降時間均快于競品，說明TF－107的耐堿滲透性好于市場同類競品。

表2 TF－107的耐堿滲透性 s

注：耐堿滲透性由潤濕時間/沉降時間表示，單位為s。

2.3 絲光對棉針織布的影響分析

2.3.1 掃描電子顯微鏡

利用掃描電子顯微鏡對絲光棉針織布、普通棉針織布進行表征，得到纖維表面結(jié)構(gòu)圖（圖 2）。由圖 2 可以看出，棉纖維經(jīng)絲光處理后發(fā)生膨化，其直徑增大，橫截面從原來的扁平狀變?yōu)闄E圓形，同時縱向棉纖維所特有的胞腔及天然捻度減弱或消失，變成了光滑的圓柱狀，對光線的漫反射減少，規(guī)則反射增加，織物表面光潔顯現(xiàn)出絲般光澤。

圖2 棉針織布的表面形態(tài)

2.3.2 毛效測試

絲光棉針織布、普通棉針織布的毛效測試結(jié)果如表3 所示。由表 3 可以看出，絲光棉針織物在 5、15 min的毛效均高于普通棉針織物，說明經(jīng)過絲光后棉針織物的滲透性提高。

表3 棉針織布的毛效測試對比 cm

2.4 絲光棉針織物染色性能分析

2.4.1 TF－107對棉針織物絲光質(zhì)量的影響

對比堿液中加入TF－107的絲光棉針織物與常規(guī)絲光棉針織物在染料用量同為2%（o.w.f）的條件下的染色性能，結(jié)果如表 4 所示。由表 4 可以看出，加入TF－107的絲光織物染色后布面色差值?

E

較低，說明TF－107可提高棉針織物的絲光質(zhì)量，布面染色勻染性提高。

表4 TF－107對絲光織物染色性能影響

2.4.2 絲光/普通棉針織物的染色對比

用相同量的活性染料對絲光/普通棉針織物染色，對比染色后布面得色量差異，結(jié)果如表 5 所示。由表 5 可以看出，在相同的染色條件下，絲光棉針織物染色后的得色量高于普通棉針織物。這是由于絲光棉纖維的結(jié)晶度下降，無定形區(qū)增多，而染料對纖維的作用發(fā)生在無定形區(qū)，所以絲光后纖維的化學反應(yīng)性能和對染料的吸附性能都有所提高。

2.4.3 相同得色量的絲光/普通棉針織物染色分析

相同得色量的兩種絲光/普通棉針織布，其染色所用染料量如表 6 所示。通過表 6 可以看出，在絲光棉針織物和普通棉針織物相同得色量時，普通棉針織物染色所用的染料量是絲光棉針織物的2.2～ 2.5倍，說明棉針織物絲光后染色時可以節(jié)約染料的用量。

相同得色量的兩種絲光/普通棉針織布的色光值如表7 所示。由表 6、表 7 可以看出，與普通棉針織物相比，活性艷藍KN－R對絲光棉針織物染色后布面紅光、藍光加強，活性翠蘭KN－R染色后布面綠光、藍光加強，說明敏感色系染料（活性艷藍、翠蘭）對絲光棉針織物染色，布面鮮艷度提高。

表5 絲光/普通棉針織物染色對比

表6 相同得色量的絲光/普通棉針織物染料用量 %（o.w.f）

表7 相同得色量的絲光/普通棉針織物色光值

2.4.4 耐洗性分析

對相同得色量的兩種絲光/普通棉針織色布進行耐皂洗色牢度測試，結(jié)果如表 8 所示。從表 8 可以看出，絲光棉針織物染色后，與普通棉針織物相比，其耐皂洗色牢度提升。這是由于棉纖維經(jīng)絲光后，結(jié)晶區(qū)減少，無定形區(qū)增加，以共價鍵結(jié)合的染料增多，共價鍵具有很強的穩(wěn)定性，可保持較高的防掉色性能。

表8 絲光/普通棉針織色布的耐皂洗色牢度 級

2.4.5 耐摩擦性分析

對相同得色量的兩種絲光/普通棉針織色布進行耐摩擦色牢度測試，結(jié)果如表 9 所示。從表 9 可以看出，絲光棉針織物染色后，其耐干、濕摩擦色牢度較普通棉針織物有所提升。這是由于染料深入絲光棉纖維內(nèi)部，織物表面殘留較少（即浮色少），具有較好的摩擦防沾效果。

表9 絲光/普通棉針織色布的耐摩擦色牢度 級

2.4.6 耐汗?jié)n性能分析

對相同得色量的兩種絲光/普通棉針織色布進行耐汗?jié)n色牢度測試，結(jié)果如表10、表11所示。通過表10、表11可以看出，絲光棉針織物染色后，其耐酸、堿汗?jié)n色牢度提升。這是由于染料與絲光棉纖維間結(jié)合的共價鍵較穩(wěn)定，不易被酸堿條件所破壞，服用過程中受到汗?jié)n腐蝕影響較小。

表10 絲光/普通棉針織色布耐酸汗?jié)n色牢度 級

表11 絲光/普通棉針織色布耐堿汗?jié)n色牢度 級

3 結(jié)論

本文通過探究絲光前后棉針織物的染色性能及色牢度，得出以下結(jié)論：（1）TF－107有很好的耐堿穩(wěn)定性及耐堿滲透性，絲光堿液中加入TF－107可提高棉針織物的絲光均勻性，染色后布面勻染性提高；絲光后織物表面光潔，毛效提高，滲透性增強；（2）在相同的染色條件下，絲光棉針織物染色后的得色量高于普通棉針織物；對比相同得色量的兩種絲光/普通棉針織物，絲光棉針織物染色可降低約50%～ 60%的染料使用量，敏感色系染料（活性艷藍、翠蘭）染色布面鮮艷度增加，且耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度及耐汗?jié)n色牢度均有提升。相關(guān)研究為實際生產(chǎn)中棉針織物的絲光及染色加工提供了參考。