微波處理對(duì)羊毛織物染色性能的影響

付世盼,高 勝,陳志鵬

(1.武漢依翎集團(tuán) 武漢市依翎針織有限責(zé)任公司研發(fā)中心,湖北 武漢430000;2.武漢紡織大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院,湖北 武漢430020)

羊毛作為一種天然纖維,因其吸濕性好、不易沾污、耐酸耐堿等特點(diǎn),近年來(lái)備受大眾喜愛(ài),但其獨(dú)特的纖維鱗片結(jié)構(gòu),對(duì)其染色性能有一定的影響。傳統(tǒng)改善其染色的方法是通過(guò)剝除羊毛鱗片來(lái)提高羊毛的染色性能,然而這種方法需要添加氯化劑,因此這種方法不僅對(duì)材料本身?yè)p害大,而且處理后廢液排放到環(huán)境中易造成環(huán)境污染。微波技術(shù)作為一種物理處理方法,不涉及化學(xué)品,不存在廢水處理問(wèn)題,且微波加熱具有好的穿透性以及處理時(shí)不需傳熱,因此可大大縮短染色時(shí)間,實(shí)現(xiàn)織物的快速勻染,從而降低能耗,提高上染率和色牢度。采用微波技術(shù)對(duì)羊毛織物表面進(jìn)行處理,探討了微波輻射功率、微波固色時(shí)間對(duì)羊毛織物染色性能的影響。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料和儀器

織物:80%羊絨,橫向密度為26根/5 cm,縱向密度為46根/5 cm,織物組織為1+1羅紋的羊毛針織布。

染料:NAVY S-G活性染料,酸性媒染藍(lán)B染料。

助劑:勻染劑,25%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氨水,尿素,亞硫酸氫鈉。

儀器:手搖緯編橫機(jī),軋染機(jī),RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器,Datacolor 110TM型電腦測(cè)色配色儀,KG85染色機(jī)電腦,多纖維布,烘箱,WP700SL17格蘭仕微波爐,CTA評(píng)定沾色用灰卡。

1.2 染色工藝

1.2.1 配方

NAVY S-G活性染料配方見(jiàn)表1。

表1 NAVY S-G活性染料配方

酸性媒染藍(lán)B染料配方見(jiàn)表2。

表2 酸性媒染藍(lán)B染料配方

1.2.2 流程

(1)浸軋染液(二浸二軋),軋余率為80%→微波加熱固色→40℃水淋洗→80℃下用氨水在p H=8.5條件下水洗15 min→再用水淋洗1次。

(2)浸軋染液(二浸二軋),軋余率為80%→打卷堆置(20～30℃,24 h)→40℃水淋洗→80℃下用氨水在p H=8.5條件下水洗15 min→再用水淋洗1次。

1.3 試驗(yàn)方案

將羊毛織物分別用NAVY S-G活性染料和酸性媒染藍(lán)B染料軋染,再利用微波爐對(duì)軋染后的羊毛織物進(jìn)行固色,探討羊毛針織物最佳微波固色工藝條件,其探討方案如下:

(1)在微波固色時(shí)間為3 min,微波輻射功率分別為100、150、400、550、700 W條件下,測(cè)試羊毛針織物的得色量;

(2)在微波輻射功率為700 W,微波固色時(shí)間分別為1、2、3、4、5、6 min的條件下,測(cè)試羊毛針織物的得色量;

(3)對(duì)羊毛針織物采用傳統(tǒng)的堆置固色方法進(jìn)行固色,然后與微波固色最佳工藝下的羊毛針織物進(jìn)行比較,分析微波固色工藝的利弊。

1.4 測(cè)試方法

采用Datacolor 110TM型電腦測(cè)色配色儀,測(cè)定得色量K/S值。

采用Datacolor 110TM型電腦測(cè)色配色儀,測(cè)定氨水洗前、洗后的染色織物的K/S值。然后按公式(1)計(jì)算固著率(F):

對(duì)染色樣品采用均勻取樣原則,在Datacolor 110TM型電腦測(cè)色配色儀上對(duì)各部位隨機(jī)測(cè)定20個(gè)點(diǎn)的明度(或亮度)L,彩度(或純度)C和色調(diào)(或色相角)H的平均偏差S以及平均色差ΔE,并以其數(shù)值大小分析其勻染性。

參照AATCC61-2A-2003水洗色牢度測(cè)試法,測(cè)定皂洗牢度。

2 結(jié)果與討論

2.1 微波輻射功率對(duì)羊毛針織物表觀得色量的影響

采用1.2.1中的染色工藝配方和1.2.2(1)的染色工藝流程對(duì)羊毛針織物進(jìn)行染色,在微波固色時(shí)間為3 min,微波輻射功率分別為100、150、400、550、700 W條件下,探討不同微波輻射功率對(duì)羊毛得色量的影響,結(jié)果如圖1所示。采用微波對(duì)羊毛針織物進(jìn)行加熱固色時(shí),隨著微波輻射功率的增加,纖維中的極性分子的偶極受到微波高頻電場(chǎng)也不斷增強(qiáng),纖維分子間發(fā)生頻繁的摩擦從而發(fā)熱,將微波轉(zhuǎn)化成更多熱能,而使染料分子獲得更多的動(dòng)能,纖維因吸收較大的熱能而膨化,羊毛針織物的得色量隨之提高,且在微波處理功率為700 W時(shí),酸性媒染藍(lán)B和NAVY S-G活性染料軋染的羊毛織物的K/S值皆達(dá)到最大,分別為1.6、0.5。

圖1 微波輻射功率對(duì)羊毛染色織物表觀得色量K/S值的影響

2.2 微波固色時(shí)間對(duì)羊毛織物表觀得色量的影響

采用1.2.1中的染色工藝配方和1.2.2(1)的染色工藝流程對(duì)羊毛針織物進(jìn)行染色,在微波功率為700 W,微波固色時(shí)間分別為1、2、3、4、5、6 min的條件下,研究不同微波固色時(shí)間對(duì)羊毛得色量的影響,結(jié)果如圖2所示。隨著固色時(shí)間的增加,經(jīng)過(guò)NAVY S-G活性染料和酸性媒染藍(lán)B染料軋染后的羊毛針織物得色量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。對(duì)于NAVY S-G活性染料軋染的羊毛織物,當(dāng)微波固色時(shí)間達(dá)到5 min時(shí),羊毛針織物的微波固色已經(jīng)基本完成。當(dāng)微波固色時(shí)間大于5 min時(shí),羊毛針織物表觀得色量無(wú)顯著變化;而對(duì)于酸性媒染藍(lán)B染料軋染的羊毛針織物,當(dāng)微波固色達(dá)到4 min時(shí),羊毛針織物的微波固色基本完成。當(dāng)微波固色時(shí)間大于4 min時(shí),羊毛針織物得色量無(wú)顯著變化。因?yàn)槲⒉ㄝ椛涮幚砜梢詫?shí)現(xiàn)短時(shí)間迅速升溫,從而達(dá)到對(duì)羊毛針織物快速上染固色的目的,所以文中所選2種染料,活性染料采用微波固色5 min,軋染的羊毛織物的得色效果最好,而酸性媒染采用微波固色4 min的軋染羊毛織物的得色效果最好。

圖2 微波固色時(shí)間對(duì)羊毛針織染色織物表觀得色量K/S值的影響

2.3 微波加熱固色與傳統(tǒng)羊毛軋染堆置固色對(duì)比分析

采用1.2.1中的染色工藝配方和1.2.2(1)、1.2.2(2)的染色工藝流程對(duì)羊毛針織物進(jìn)行染色,染色工藝流程1.2.2中NAVY S-G活性染料的軋染針織物處理?xiàng)l件為:微波功率700 W,微波固色時(shí)間5 min;酸性媒染藍(lán)B染料的軋染針織物的處理?xiàng)l件為:微波處理功率700 W,微波固色時(shí)間4 min。對(duì)比分析了微波加熱固色與傳統(tǒng)的羊毛打卷堆置固色后羊毛針織物的表觀得色量和固著率。

由表3可以看出,在常溫條件下,由于水分子是以高有序的層狀或者束狀形式存在的,采用微波處理的方法,可以誘導(dǎo)水分子的振動(dòng),使水分子以層狀或者束狀的形式破裂,促進(jìn)染料在水中的擴(kuò)散速率。因此羊毛針織物軋染堆置固色染料比微波處理固色染料的擴(kuò)散速率低、反應(yīng)小、固色慢;采用微波對(duì)羊毛針織物進(jìn)行加熱固色,當(dāng)微波固色時(shí)間達(dá)到2種染料的最佳染色工藝時(shí)間時(shí),已經(jīng)接近羊毛軋染堆置24 h的得色量。由表4可以看出,采用NAVY S-G活性染料染色的羊毛針織物經(jīng)微波加熱固色的固色率相對(duì)于軋染堆置固色較低,這與微波加熱固色時(shí)間短,染料還沒(méi)有充分和羊毛纖維發(fā)生牢固價(jià)鍵結(jié)合有關(guān);而經(jīng)酸性媒染藍(lán)B染料染色的羊毛針織物經(jīng)微波加熱固色的固著率為軋染堆置固色率的1.6倍。因此采用微波處理固色效果優(yōu)于軋染堆置固色效果。

表3 染色后羊毛織物表觀得色量K/S值

表4 染色后羊毛針織物固著率 單位:%

2.4 勻染性

采用1.2.1中的染色工藝配方和1.2.2(1)、1.2.2(2)的染色工藝流程對(duì)羊毛針織物進(jìn)行染色,NAVY S-G活性染料染色的微波功率為700 W,微波固色時(shí)間為5 min;酸性媒染藍(lán)B染料染色的微波功率為700 W,微波固色時(shí)間為4 min。研究羊毛針織物堆置固色后和經(jīng)微波固色后的勻染性,結(jié)果見(jiàn)表5和表6。羊毛針織物經(jīng)微波固色對(duì)比傳統(tǒng)的堆置固色具有較好的勻染性,微波加熱時(shí),熱量首先迅速深入到物品內(nèi)部,然后從內(nèi)部對(duì)整個(gè)物品進(jìn)行加熱,因而固色效果較均勻。

表5 羊毛針織物堆置固色后的勻染性

表6 羊毛針織物經(jīng)微波固色后的勻染性

2.5 耐皂洗牢度

采用1.2.1中的染色工藝配方和1.2.2(1)、1.2.2(2)的染色工藝流程對(duì)羊毛針織物進(jìn)行染色,NAVY S-G活性染料染色的微波固色功率為700 W,微波固色時(shí)間為5 min;酸性媒染藍(lán)B染料染色的微波固色功率為700 W,微波固色時(shí)間為4 min。研究羊毛針織物經(jīng)微波固色后和經(jīng)傳統(tǒng)堆置固色后的染色牢度,結(jié)果見(jiàn)表7和表8。采用NAVY S-G活性染料染色經(jīng)微波固色后的羊毛針織物的染色牢度雖然不及傳統(tǒng)堆置固色后的羊毛針織物的染色牢度,但也具有較好的染色牢度,其皂洗牢度平均都在4級(jí)以上;采用酸性媒染藍(lán)B染料染色經(jīng)微波固色后的羊毛針織物相對(duì)于NAVY S-G活性染料染色而言,其染色牢度不及活性染料,但總體而言,其皂洗牢度值平均也在4級(jí)以上,接近傳統(tǒng)堆置固色后的羊毛針織物的染色牢度。

表7 羊毛針織物經(jīng)微波固色后的皂洗牢度單位:級(jí)

表8 羊毛針織物經(jīng)傳統(tǒng)堆置固色后的皂洗牢度 單位:級(jí)

3 結(jié)論

(1)采用微波對(duì)羊毛針織物進(jìn)行加熱固色時(shí),隨著輻射功率和時(shí)間的增加,羊毛的得色量加深,對(duì)于NAVY S-G活性染料而言,其最佳微波輻射功率為700 W,微波固色時(shí)間為5 min;對(duì)于酸性媒染藍(lán)B染料而言,其最佳微波輻射功率為700 W,微波固色時(shí)間為4 min。

(2)采用微波對(duì)羊毛針織物進(jìn)行加熱固色時(shí),當(dāng)微波固色時(shí)間達(dá)到所用2種染料染色各自最佳微波固色時(shí)間,已接近羊毛針織物軋染堆置24 h的得色量。采用NAVY S-G活性染料染色時(shí),羊毛針織物微波加熱固色的固色率相對(duì)于軋染堆置固色較低;但采用酸性媒染藍(lán)B染料染色時(shí),羊毛針織物微波加熱固色的固色率相對(duì)于軋染堆置固色較高。

(3)羊毛針織物經(jīng)微波固色對(duì)比傳統(tǒng)的堆置固色具有較好的勻染性,微波加熱時(shí),熱量首先迅速深入到物品內(nèi)部,然后從內(nèi)部對(duì)整個(gè)物品進(jìn)行加熱,因而固色效果較均勻。

(4)采用NAVY S-G活性染料染色經(jīng)微波固色后的羊毛針織物的染色牢度雖然不及傳統(tǒng)堆置固色后的羊毛針織物的染色牢度,但也具有較好的染色牢度,其皂洗牢度平均都在4級(jí)以上;采用酸性媒染藍(lán)B染料染色經(jīng)微波固色后的羊毛針織物相對(duì)于NAVY S-G活性染料染色而言,其染色牢度不及活性染料,但總體而言,其皂洗牢度值平均也在4級(jí)以上,接近傳統(tǒng)堆置固色后的羊毛針織物的染色牢度。