羊毛活性染料冷轧堆染色

羊毛活炷荣辩冷乾。经染色 印染(20眇N0．10) l i 羊毛活性染料冷轧堆染色 赵雪1，何瑾馨1，展义臻2 (1．东华大学化学化工与生物工程学院。上海201620；2．浙江三元控股有限公司，浙江杭州311221) 摘 要：采用活性染料对羊毛织物进行冷轧堆染色，以K／S值为评价依据，以确定羊毛活性染料冷轧堆染色 的优化工艺，即尿素100g／L，亚硫酸氢钠20∥L，pH值4．5-6．5，堆置时间24h，轧余率110％。染色后的羊 毛织物具有较高的固着率、匀染性和透染性，染色牢度达4—5级以上，断裂强力和断裂伸长损失控制在 15％以内，撕破强力损失控制在20％以内。 关键词：染色；活性染料；冷轧堆法；毛织物 中图分类号：髑193．632 文献标识码：B 文章编号：1000—4017【2009)10一13027—03 Coldpad-batchdyeingofwoolfabric喇缅reactivedyes ZHAOXuel．HEJin-xinl，ZHANYi．zh衄2 ，1．College旷Chemistry＆ChemicalEngine田ing；DonghuaUnitersity．Shanghai、 ～201620．Ch／na；2．SaiatyearHoldingGroupCompany．拙哪咖u311221．China] Abstract：Coldpad-batchdyeingprocessofwoolfabricwithreactivedyeswascarriedout．0nthebasisofK／Svalueevalua- tion．theoptjmumconditionsworedefinedasfollowings：urea100g／L。sodiumbisulfite20g／L．pHvalue4．5—6．5．hatching time24h．pickupllO％．Theresultshowedthatthedyedfabricshadgoodfixation。levelnessandpenetratingproperty。color fastnesswasabove4—5grades．thelossforbreakingstrengthandbreakingextensionwaslessthan15％．thelossfortear strengthwaslessthan20％． Keywords：dyeing；reactivedyes；coldpad-batchmethod；woolfabric 传统羊毛染色一般在沸腾或接近沸腾的染浴中进 行。不仅容易损伤羊毛纤维，影响染品的手感、鲜艳度 及光泽。且能耗较高。羊毛的低温染色技术成为染整 工作者的研究课题。 目前，冷轧堆用活性染料占活性染料总量的20％ 一30％。冷轧堆染色具有工艺流程短，能耗低，固着率 高，透染性好等优点，若用于羊毛染色，还可减少纤维 损伤‘1·2|。 1 试验 1．1材料 织物精纺羊毛机织物 试剂活性力亚伦品蓝，尿素。平平加0，硅酸钠， 亚硫酸氢钠，无水碳酸钠(以上均为CP级)；双氧水 (30％)，冰醋酸，氨水(以上均为AR级)。 1．2仪器及设备 HIOK2S型双臂万能材料试验机，Rapidmodel PB01型轧车，SaztoriusBS224S电子天平，PHST-3F型 pH计，YB571B型摩擦牢度仪，WASHTEC—PA2型皂 洗牢度仪，DatacolorSF600型电脑测色配色仪，哈氏切 片器，Nikon电子显微镜。 收稿日期：2008-09一勰 作者简介：赵雪(1981一)，女，山东青岛人。博士研究生．研究方向为 微波技术在羊毛染整加工中的应用。 1．3染色工艺 (1)工艺配方／(g／L) 染料 尿素 亚硫酸氢钠 平平加O (2)染色工艺 2．5 石 ，， 15 活性染料轧染(轧余率80％一120％)_打卷堆置 [(20一30)℃X(6—48)h]_+40℃水淋洗一氨水洗 (80℃×15min，pH值8．5)-+清水淋洗1次_十醋酸中和 1．4测试方法 (1)断裂强力及断裂延伸度参照ASTM I)5034--200l测试； (2)撕破强力参照ASTMD2661—2002测试； (3)摩擦牢度参照AATCC8—2004测试； (4)皂洗牢度参照GB／1"3921--1997(纺织品 色牢度试验耐洗色牢度》测试； (5)K／S值在DatacolorSF600型电脑测色配色 仪上测定； (6)固着率(F)将染色后的织物一半用于氨水 洗后烘干，另一半直接烘干，用DatacolorSF600型电脑 测色配色仪测织物氨水洗前后的K／S值，按式(1)计 算固着率： 万方数据 臺灣紡織研究期刊 Taiwan Textile Research Journal 染廠如何降低生產成本之皂洗篇 乙二胺二鄰苯基乙酸鈉(EDDHA-Na)作為活性染料皂洗劑 陳远晨 1 林赖煌 2 方宗松 2 紡織產業綜合研究所 原料與紗線部 1 私立逢甲大學 紡織工程系 2 Y.C.Chen1 ,L.H.Lin2,T.S. Fang2 Dept.of Raw Material and Yarns,Taiwan Textile Research Institute,Taipei,Taiwan,R.O.C.1 Dept.of Textile Engineering ，FengChia University，Taichung,Taiwan,R.O.C.2 陳远晨 Email：ycchenkk@hotmail.com 前言 活性染料印染色牢度不佳一般與印染後的清 洗不徹底有關，而消費者對活性染料印染物的色 牢度要求越來越高。因此皂洗劑的消耗量在整個 印染助劑所占的比例也越來越高，對於廣大印染 廠而言，每年都需要採購大量的皂洗劑，如何有 效的降低皂洗劑相關的採購成本，同時還能提高 皂洗效能，是降低生產成本的重要一環。 印染行業對皂洗劑的要求 1， 低泡 泡沫太高會導致水洗效率下降，既浪費水資源， 淨洗也不徹底，嚴重會導致布面出現色斑。 2， 防沾色 無論是對於白地印花還是普通的染色紡品的皂 洗，都要求很好的防沾色，否則染料容易反沾汙 織物，導致牢度下降。 3， 抗鹽性能 活性染料染色後，皂洗工作液中含有大量無機 鹽，如果皂洗劑耐鹽性不夠，則會出現皂洗前後 的皂洗力不均一，色光、牢度等發生變化。 目前常用的皂洗劑 隨著科技的進步，特別是印染工作者不停的努 力，皂洗劑的經過幾代的發展和優勝劣汰，目前 常用的有三種: 1，面活性劑類，多為脂肪醇醚類，如 AEO-9等。 臺灣紡織研究期刊 Taiwan Textile Research Journal 2，馬來酸-丙烯酸共聚物，多為馬來酸與丙烯酸 按照 1:1 的摩爾比，分子量控制在 7 萬左右粉狀 高分子物。 3,乙二胺二鄰苯基乙酸鈉(EDDHA-Na)，多為 50% 含量的紅棕色液體。 三種皂洗劑各種性能比較： 1，泡沫 表面活性劑 馬-丙酸共聚 EDDHA-Na 泡沫高 無泡 無泡 2，皂洗力 按照的相同的皂洗工藝和相同用量，分別觀察皂 洗後的殘液，以殘液的深淺評價皂洗力的強弱， 殘液越深，表明皂洗力越強。 l 活性紅染色殘液 表面活性劑 馬-丙共聚物 EDDHA-Na l 活性翠蘭 殘液 表面活性劑 馬-丙共聚物 EDDHA-Na l 活性黃染色殘液 表面活性劑 馬-丙共聚物 EDDHA-Na l 活性黑染色殘液 表面活性劑 馬-丙共聚物 EDDHA-Na 三種皂洗劑的皂洗力排序為： EDDHA-Na＞馬丙共聚物＞表面活性劑類 3,防沾色比較 首先配製規定濃度的水解染料殘液，按照相同的 皂洗劑用量處理純白棉布，棉布沾色越淺，防沾 色則越好。 l 活性黑 沾色 表面活性劑 馬-丙共聚物 EDDHA-Na 臺灣紡織研究期刊 Taiwan Textile Research Journal l 活性紅 沾色 表面活性劑 馬丙共聚物 EDDHA-Na l 活性翠蘭 沾色 表面活性劑 馬丙共聚物 EDDHA-Na l 活性黃 沾色 表面活性劑 馬丙共聚物 EDDHA-Na ≈防沾色性能比較，馬丙共聚物 EDDHA-Na＞表面 活性劑 4，抗鹽性能比較 通過電解質的電泳模擬皂洗工作液，電泳值 越高，耐電解質能力越好。 l 電泳值 表面活性劑 馬-丙酸共聚 EDDHA-Na 2.7 6.0 12.7 耐鹽性能，EDDHA-Na＞馬丙共聚物＞表面活性劑 4， 價格比較： 表面活性劑 馬-丙酸共聚 EDDHA-Na 9萬台幣/噸 8萬台幣/噸 6萬台幣/噸 結論： 通過一系列的比較，乙二胺二邻苯基乙酸钠 (EDDHA-Na)在皂洗、防沾色方面與馬丙酸共聚物 相近.在其它方面，包括耐鹽、價格都比馬-丙酸 高聚物更加優秀.因此，在皂洗工藝中，選用性價 比更高的 EDDHA-Na作為皂洗劑，可以節省更多的 成本，是染廠採購皂洗劑的最佳選擇。 印染(2009No．10) w1隅cdfn．com．Cll F=(K／$)氨水流后／(朋)氨水洗前X100％ (1) (7)匀染性采用DatacolorSF600型电脑测色配 色仪，对染色样品按均匀取样原则，在各部位随机测定 20个点的明度(或亮度)￡．彩度(或纯度)c和色调(或 色相角)日值，求得平均偏差S，最大值与最小值的极 差P，以及平均色差AE，并以此分析匀染性； (8)透染性用哈氏切片器对染色羊毛纤维作横 截面切片，在Nikon电子显微镜上观察其透染性。 2 结果与讨论 2．I影响羊毛染色K／$值的因素 2．1．1 尿素用量 尿素在羊毛冷轧堆染色中的作用主要包括： (1)尿素对阴离子染料有解聚作用，可使染料溶 解度增加； (2)尿素浓度越高，对纤维内及纤维周围水结构 的影响越大，导致染料与羊毛纤维间氢键数量增加； (3)尿素可促使胱氨酸水解为半胱氨酸，进而转 化为脱氢丙氨酸，使支链断裂，染色性提高； (4)与亚硫酸氢钠一起溶胀纤维。 试验取亚硫酸氢钠20∥L，平平加015g／L，堆置 时间24h，轧余率80％，研究不同尿素用量对织物K／S 值的影响，试验结果见图l。 尿幕用量／(g／L) 图I 尿素用量对羊毛织物K／S值的影响 由图I可见，随着尿素用量的增加，染料的上染百 分率逐步提高，但当尿素用量达到100g／L时，可能已 经接近羊毛吸附染料的饱和值，再增加尿素用量，染料 上染百分率的提高已不显著。这可能是因为轧液中添 加了匀染性和润湿性较好的非离子表面活性剂平平加 O，与染料和尿素形成了复合物。 2．I．2亚硫酸氢钠用量 亚硫酸氢钠在羊毛活性染料冷轧堆染色中的主要 作用包括以下两个方面： (1)羊毛二硫键转变为巯基，使更多的活性基和 染料发生反应： 勰 (2)染料上卤代杂环活性基转化为活性更高的磺 酸盐基团。 取尿素100g／L，平平加015g／L，堆置时间24h， 轧余率80％，研究不同亚硫酸氢钠用量对织物K／S值 的影响，试验结果见图2。 亚硫酸氢钠／(g／L) 图2亚硫酸氢钠用量对羊毛织物K／S值的影响 由图2可见，力亚伦活性染料染色时加入亚硫酸 氢钠，可在冷轧堆染色时明显提高羊毛表观色深，但当 亚硫酸氢钠用量超过20g／L，继续增加其用量，染料的 上染百分率提高已不明显。 2．1．3pH值 取尿素100g／L，亚硫酸氢钠20g／L和平平加0 15g／L，堆置时间24h，轧余率80％，研究轧液pH值 对染色织物∥S值的影响，结果见图3。 图3 pH值对羊毛织物K／S值的影响 注：轧液的pH值在强酸性范围内用醋酸调节，在近中性及 中性范围用无水碳酸钠调节。 由图3可见，二氟一氯嘧啶型活性染料力亚伦用 于羊毛织物冷轧堆固色轧液，pH值在4．5—6．5．织物 得色量最高；当pH值大于6．5时，羊毛织物的得色量 显著下降，因此，轧液pH值最好控制在4．5．6．5。 2．1．4堆置时间 取尿素100g／L，亚硫酸氢钠20g／L和平平加0 15g／L，pH值4．5—6．5。轧余率80％．研究堆置时间 对染色后织物／O'S值的影响，结果见图4。 阳晒∞：；；∞帖∞∞∞ i i_-- 万方数据 聿毛污燃染辩冷辊艘挚色 印染(2009No．10) 莩 罐置时[e'l／h 图4堆暨时间对羊毛织物／6／5值的影响 由图4可见，羊毛织物冷轧堆染色堆置30h时， K／S值已达到最高，30h之后固色反应基本完成，继续 延长堆置时间，纤维上已结合的染料反而越来越多发 生水解断键，上染率开始下降。另外，为了提高生产效 率，堆置24h较为合适。 2．1．5轧余率 取尿素100g／L，亚硫酸氢钠20g／L和平平加O 15g／L，pH值4．5—6．5，堆置时间24h，研究轧余率对 羊毛K／S值的影响，结果见图5。 轧余翠／％ 图5轧余率对羊毛／O'S值的影响 图5中，轧余率对羊毛织物上染率的影响不大，均 匀的轧车操作是染色工艺中极为重要一环。羊毛织物 染色轧余率控制在80％一120％，但应根据前处理工 艺条件、车速和轧辊性能等进行调整。若染液对织物 透芯渗透不够，应加入渗透剂，不宜采用提高轧车压力 的方法，提高压力会使轧余率下降，织物表面出现霜 花，进而产生波纹疵病等。因此，轧余率选择110％。 2．2优化工艺条件下羊毛织物染色结果分析 优化的染色工艺条件为：尿素100g／L，亚硫酸氢 钠20g／L，平平加O15g／L，pH值4．5—6．5，堆置时间 24h，轧余率110％。采用上述优化的工艺条件对羊毛 织物进行冷轧堆染色，测试了表观得色量、固着率、匀 染性、透染性、染色牢度、强力和断裂伸长等。 2．2．1K／S值、固着率和匀染性 表1 染色羊毛织物的K／S值、固着率和匀染性 平均偏差s 极差p IK／S值固着睾／％ A层 l △￡IAc △Ⅳ A￡lAC △圩 I 1．68 91．3 0．18o．200．100．36}0．37O．180．19 由表l可见，羊毛织物以优化工艺冷轧堆染色后， 具有较高的表观得色量和固着率，而从AE，AL，AC和 AH来看，羊毛织物匀染性较好，平均色差仅为0．19， 对染色试样的目测评判也认为染色效果较好。 2．2．2透染性 染料向羊毛纤维内部扩散有两种可能的途径，一 是穿过角质层向皮质层渗透；另一种是染料通过羊毛 纤维向蛋白质细胞内部扩散∞J。用哈氏切片器切片后 在电子显微检测仪下观察染样的透染性，结果见图6。 图6染色后羊毛织物横截面切片 由图6可以看出，冷轧堆工艺的染透性很好，几乎 能将羊毛纤维染透。 2．2．3染色牢度 襄2染色羊毛织物的色牢度 摩擦牢度／级 皂洗牢度／级 干摩 湿摩 经向 纬向 经向l纬向 原样变色 毛沾 棉沾 5 5 4．5 4～5 4—5 4—5 4—5 由表2可以看出，羊毛织物经活性染料冷轧堆染 色后，摩擦牢度和皂洗牢度都较高，在4-5级以上。 2．2．4断裂强力、断裂伸长和撕破强力 表3染色后羊毛织物强力性能 强力 经向 变化率／％ 纬向 变化率／％ 断裂强力／N 998．2 —14．7 559．3 —4．8 断裂伸K／mnm 55．9 -8．7 43．3 —12．2 撕破强力／N 25．5 一17．7 18．3 一16．1 注：本试验所用羊毛原布样的断裂强力经向为1169．8N， 纬向为587．7N；断裂伸长经向为61．2mill，纬向为49．3mm；撕 破强力经向为31．0N，纬向为21．8N。负号表示强力下降。 由表3可以看出，羊毛织物冷轧堆染色后强力损 伤较小，其中断裂强力和断裂伸长的损失均控制在 15％之内，而经向和纬向的撕破强力控制在20％以 内。这是因为羊毛织物冷轧堆染色，染料与纤维的固 色反应是在室温下进行的，因而大大减少了常规沸染 工艺所造成的纤维损伤。 (V下转第37页) 万方数据 AFLAMMITKWB在全棉耐久阻燃加I中的应用 印染(2009No．10) 阻燃整理加工的焙烘过程中，织物上常出现焦油 状滴落物，形成疵点。这主要是从沉积在焙烘机内最 热的顶部滴落下来的。一般连续生产3—5万米就会 发生。解决措施是：在工艺许可的条件下尽量调低焙 烘温度；将网状涤纶织物先用1％一2％的盐酸或磷酸 处理，烘干后罩在排风或拔风口，用来吸附在滤网上的 焦油物，运行一段时间后，可取下洗净，再重复使用。 2．4．4产品的气味 织物经阻燃处理中和后水洗不充分，布面pH值 大于8．5时，易产生鱼腥味。可用2g／L双氧水和 1 g／L10％醋酸溶液于40℃水洗。此外，织物pH值 应保持在Oeko—Tex100限量的范围内。 2．5安全问题 根据GoodLaboratoryPractice(GLP)andOECD Guidelines规则进行皮肤过敏毒性测试。测试结果表 明，对五只白兔用润湿的阻燃布包覆七天，皮肤过敏症 状指数为零，白兔体重无异常。 该产品在Oeko-Tex100网站目录上被认定为环保 产品，经整理的阻燃面料也符合Oeko—Tex100标准。 3 结论 (1)KWB可作为环保型阻燃剂用于儿童服装、内 衣面料及直接接触皮肤的床上用品等。 (2)因对强力影响小，操作得当，降强可控制在 15％一25％，因而可用于防羽绒布等轻薄面料的阻燃 加工。 (3)对厚重面料进行阻燃加工时，要注意烘燥温 度。一般不宜超过130℃并保持8％含潮率，以防止表 面阻燃剂增多，影响阻燃面料的耐洗性。 (4)可与不会影响阻燃效果的防水防油剂同浴使 用，以获得具有防水、防油和阻燃性能的多功能面料。 本文在写作中得到本公司试验室柳锡林和情报工作者王 国权同志的大力支持和协作，在此表示由衷的感谢。∞ 参考文献： [1]杨栋探．阻燃整理(三)[J]．印染，1990，25(2)：44-51． [2]章杰．纺织品后整理生态要求[c]．2006全国纺织高新面料开 发研讨会． [3]陈荣圻．纺织品阻燃剂的安全，生态评估及最新发展[C]．第六届 全国印染四新技术交流论文集，2006． [4]Thor技术交流资料[R]．2006． {·H·H·}+H·H·}÷}_暑·}{·H·H·H·}÷}{·}{-}_{·}_暑·H·}寺}-暑．H·H·H·}_暑．H·}{．}+}+}+}÷}{·H·}÷H·H-}寺H．}{·}．暑·}{·}幸H·}_{·}_{·H·}_{·H·}{·} (▲上接第26页) 为缩小小样与大车样的差异，小样室温打样时，还 原染料的氧化温度应比大车生产时低3℃，根据活性 染料的比移值和上染率追加染料。 4 结论 (1)根据小样制定的大车处方化料后，跟班技术 员可用大车布先打小样缸差，将大车料调整与标样一 致，然后用大车料在大车的轧车上轧小样，符样率将更 高。试样一次后，调整处方可直接开车。如果在大轧 车上轧小样与标样差距很小时，根据经验可不试样，直 接调整处方开车。 (2)活性染料染色时，可根据染料的上染率和比 移值调整好各只染料的追加率；还原染料染色时，则要 根据各染料的还原氧化能力及上染率调整好各染料的 色淀用量。这样，才能提高涤棉织物分散／活性、分散／ 还原一浴染色符样率，减少试样次数，以适应小批量、 多品种的需要。 (3)影响符样的因素很多，但只要规范操作管理， 就能提高符样率，降低生产成本。∞ 参考文献： f1]陶乃杰．染整工程(第二册)[M]．北京：中国纺织出版社，2003． f2]吕居生，王叔丽．涤棉织物染色色差分析及解决办法[J]．染整技 术．2003，25(4)：28-29． [3]李春光，刘跃霞．苏长智，等．对缩小分散／士林料大小样差距的研 究[J]．印染，2005．31(11)：18-20． (▲上接第29页) 3 结论 (1)优化的羊毛织物冷轧堆染色工艺条件为： 尿素100g／L，亚硫酸氢钠20g／L，pH值4．5—6． 5，堆置时间24h，轧余率110％。 (2)羊毛织物冷轧堆染色后具有较高的固着率、 匀染性和透染性，染色牢度可以达到4—5级以上，断 裂强力和断裂伸长的损失控制在15％以内，撕破强力 的损失控制在20％以内。 (3)羊毛冷轧堆染色可减少纤维损伤，提高产品 质量，节能，降低染色成本，具有较高的工业推广价值。 00 参考文献： [1]Hans．Ulrich啪derEltz．Hans·PeterMaier，Karl．HeinzRostermundt． Padcold-dwellprocesssfordyeingwoolpieceSoodBwithre,activedyce underacidpH[P]．美国专利：US4701182，1987-ll-20． [2]陈荣圻．用于节能减排的活性染料(一)[J]．印染，2008，34(4)： “46． [3]衰辉，樊增禄．NovolLanL蛋白酶在羊毛低温染色中的应用 [J]．毛纺科技，2004(4)：26-28． 万方数据