醋酯/涤纶纤维针织物一浴染色工艺探讨
发表时间:2016-05-13    作者:倪明新  发表评论()

        0 前言

 醋酸纤维是由木浆提练出的纤维素,再将纤维素中的羟基经醋酸酯化而得的天然高聚物,醋酸纤维也称醋酯纤维。醋酸纤维一般指二型醋酸纤维,二型醋酸纤维是在三醋酸乙酯基础上适当皂化而得,按乙酰基含量(乙酯化程度)不同分为二型醋酸纤维(38-42%)和三型醋酸纤维(42%以上)。

 醋酸纤维具有良好的物理机械性能,具有纤维素纤维的基本特征,同时也显示出明显不同于纤维素纤维而类似于合成纤维的特性,醋酸纤维织物最酷似真丝,光泽优雅、质地轻柔滑爽、弹性好、不易起皱;具有良好的悬垂感、热塑性和尺寸稳定性;具有适度的吸湿性、速干性、耐霉变、耐虫蛀;具有抗静电、抗起毛起球性和生物降解性等优异性能,用醋酸纤维制作的各种接触皮肤的服装安全环保,具有蚕丝般的鲜艳光泽和优良手感,常作为丝的代用品。数十年以来在高档服装面料领域占有重要地位,特别是最近几年,随着世界服装市场竞争的日益激烈,服装面料向高档化、舒适化和环保化趋势发展,促使醋纤面料市场急剧扩大。

  涤纶是合成纤维中的第一大品种,是我国聚酯纤维的商品名称。它是以精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(MEG)为原料,经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物—聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)涤纶有优良的强度、耐皱性、弹性、尺寸稳定性,耐日光、耐摩擦、不霉不蛀,有较好的耐化学试剂性能。

 涤纶纤维与醋酸纤维织物兼具涤纶和醋酸纤维的各种优异性能,提高了织物的各种服用性能,但由于两种纤维在热塑性、化学稳定性、染色性能上存在较大差异,给印染加工带来难度和挑战。

  涤纶大分子之间排列紧密,结晶度高,无定型区少,微结构中的空隙既少又小,只能用结构简单、相对分子质量较小的分散染料染色,一般染色采用高温高压染色法,染色条件比较苛刻。

 醋酸纤维中的羟基有重要部分被乙酰化,残留羟基减少,吸水性降低,不适合水溶性染料染色,只能采用分子量小的非离子型分散染料染色。在染色过程中,分散染料借助分散剂的分散作用,以染料微粒或微集聚体的形式存在于染液中,通过吸附和扩散进入醋酸纤维,以氢键和范德华力固着在纤维中。

 1 试验部分

 1.1 材料和药品

 织物:醋酸涤纶针织物,配比:醋酸/涤纶 55%/45%,克重:160g/m2

 试剂:(27.5%)双氧水、双氧水稳定剂M-1021、高效精练剂 M-108A、低温除油剂M-109、纯碱、水玻璃、磷酸氢二钠、焦磷酸钠、低温匀染修补剂M-218C、染浴宝M-288、夏利素醋酸染料、龙盛超细纤维分散染料、阳离子染料、活性染料、直接染料等。

 仪器:红外线染色机摇摆染色机、Rapid R-3型小样定型机 、油脂萃取仪、 WSD-3C白度仪DJ500J、电子天平、Rapid R-3烘干定型机、SW-12A耐洗色牢度试验机、Color-E7000测色仪、YB-571B型耐摩擦色牢度仪。

 1.2 测试方法

1)残脂率:将原坯已进行除油处理后的织物蒸法皿恒重、称重,以乙醚为溶剂将织物分别放入油脂萃取器中,分别倒入10ml乙醚萃取,经三次萃取,待蒸法皿干燥后,恒重、称重,记录处理物重量,计算残酯率。

2)白度:根据GB/T8425-1987《纺织品白度的仪器评定方法》,测试条件为D65光源,波长范围360-700nm

   3)毛效:按ZBW 04019-1990《纺织品毛细效应试验方法》,测定织物浸渍30min时的毛效高度(cm)。

4)色牢度:按照 GB/T 3921.1-1997 FF 测试。

5)摩擦牢度:按照GB/T3920-1997《耐摩擦牢度试验方法》测试。

    2 实验结果与讨论

    染整工艺流程:

    原布准备→煮练、漂白, →热定型→染色→还原清洗→定型→检验、包装。

    2.1 煮练漂白工艺

醋酸纤维含有部分纤维素共生物和纺丝油剂、涤纶纤维含有纺丝油剂,影响织物白度和染色色泽鲜艳度和染色布面质量,需要在染色前予以去除。醋酸纤维在碱性条件下容易皂化脱酯,而织物的精练漂白需要在碱性条件下才能完成,为此,我们选择在弱碱性条件下进行精练、漂白工艺实验。

 练漂工艺配方及处理效果

用料名称

1#

2#

3#

4#

5#

双氧水(27.5%

5

 5

 5

 5

 5

双氧水稳定剂M-1021

2

 2

 2

 2

 2

高效精练剂M-108A

1

 1

 1

 1

 1

低温除油剂M-109

1

 1

 1

 1

 1

纯碱

2

 

 

 

 

水玻璃

 

 2

 

 

 

磷酸氢二钠

 

 

 5

 

 

焦磷酸钠

 

 

 

 3

 5

原液<, /SPAN>pH

10.85

 9.74

 8.40

 9.01

 9.26

处理残液pH

  9.88

   9.17

 7.68

 8.18

 8.58

失重率   %

  3.71

 3.31

 1.26

 1.90

 2.08

   注:工艺参数:75℃×40min),浴比:1:20

  通过精练漂白效果测试,5#配方的精练效果较好,坯布含酯率 2.48%,处理后残酯率 1.09%,油酯去除率 56%,白度值达到83.7,织物失重率 2.08%。瞬时毛效 2秒以内,完全可以满足漂白和鲜艳色泽染色的要求。

    2.2染色工艺

    2.2.1不同类型染料染色效果

    醋酸/涤纶针织物分别采用阳离子染料、直接染料、活性染料、分散染料染色。

 2   不同类型染料的染色工艺及效果

用料名称

分散染料

阳离子染料

活性染料

直接染料

染料

艳蓝2BLN  4%

 X-GB   4%

艳兰BRV  4%

深兰   4%

匀染剂

218    2g/L

2108    1g/L

 

 

分散剂  WA

1

1

 

 

新型浴中宝M-288

2

2

2

2

元明粉

 

 

  50g/L

30g/L

纯碱

 

 

   4g/L

 

pH

6

6

 

6

染色条件

85×60min

85×60min

85×30min

60×40min(固色)

85×60min

醋纤得色深度K/S

25.61 / T9.27

16.34

10.56

19.35

布棉效果

醋酸涤纶均上色

涤纶不上色

涤纶不上色

涤纶不上色

 从以上四种染料染色效果表明:醋酸纤维采用活性染料染色上染性差,得色浅;直接染料、阳离子染料染色提升性比活性染料稍高一些,也只能染浅、中色,而且染色牢度差。深色产品采用分散染料高温染涤纶,还原清洗后再用分散染料(或醋酸染料)套染醋酸纤维,工艺流程长,染色效果差,能耗大成本高。而分散染料既能上染涤纶纤维,也能上染醋酸纤维,只是染色温度不同,有的染厂采用分散染料在120-130℃高温条件下染涤纶,还原清洗后再在85℃条件下用醋酸染料染醋酸纤维,此工艺染色织物正反面色差大,醋酸纤维色泽萎暗无光泽,蓬松度差,弹性损伤大。为此,我们就醋酸/涤纶纤维织物分散染料同浴染色工艺进行了实验。

    2.2.2不同染色助剂对醋酯涤纶纤维染色的影响

涤纶纤维、醋酯纤维两种纤维都适用分散染料染色,然而由于两种纤维的结构和染色性能不同,染色时所适用的温度有很大的差别,涤纶纤维适宜在120135℃,pH56的弱酸性条件下染色,醋酯纤维适宜在85℃ 中性条件下染色。如采用分散染料高温染涤纶再低温条件下染醋酯纤维,在高温条件下涤纶纤维染色的同时,分散染料同时也对醋酯纤维着色,由于染料性能的差别在两种纤维上呈现出不同程度的色光差异,涤纶纤维色泽鲜艳,而醋酯纤维则色泽浅而暗淡,醋酸纤维的强力、光泽、弹性产生不可逆的损伤。为此,我们对染色助剂进行了探索性实验。

3   不同助剂对染色性能的影响

助剂名称

不加助剂

分散剂WA

平平加O

低温匀染修补剂M-218C

涤纶表观深度K/S

8.33

10.54

9.80

11.32

醋酯表观深度K/S

23.28

21.65

21.06

21.76

同色性

 

一般

一般

较好

注:分散蓝 2BLN 4%(o.w.f) , 低温匀染修补剂、分散剂、平平加:2/升,染色温度:90   时间:60minpH值:6

    从表中得知:分散剂WA 、平平加O 、低温匀染剂对涤纶组分上染有一定程度的促染作用,涤纶表观得色深度有所提升,同时对醋酸纤维有一定的缓染作用,表观得色深度呈下降趋势。在染浴中加入低温匀染修补剂,其小分子能较快地向涤纶纤维内部扩散并以范德华力或氢键的方式与纤维结合,结果涤纶纤维之间的结合转变为纤维与低温匀染修补剂之间的结合,从而减弱了涤纶纤维间的结合力,增大了大空穴产生的几率,染料的扩散速度增加,同时纤维间作用力的减弱导致纤维膨润度的提高,这样能够降低染料吸收温度,扩大染料吸收温度范围,实验结果显示:低温匀染修补剂对涤纶纤维的促染作用明显,在一定的低温范围内明显提高涤纶组分的表观得色深度,从而达到涤纶和醋酯纤维着色同色性的效果。

4 不同低温匀染修补剂用量对染色效果的影响

导染剂用量(g/L

1.5

2.0

2.5

3

K/S

醋纤

29.58

27.33

25.06

21.46

涤纶

9.35

11.47

16.28

23.32

正反一致性

涤纶稍浅

涤纶醋纤较一致

涤纶稍深

涤纶深

    染料:4%,温度:90℃,时间:60minpH值:6

    随着低温匀染修补剂用量的增加,醋酸纤维的染色深度逐渐下降,涤纶纤维的染色深度逐渐提高,在染色初期低温匀染修补剂能够降低涤纶纤维之间的作用力,扩大纤维间的空隙,有利于染料吸收,同时它与醋酸纤维结合,减少了染料吸收空间,取得了缓染作用,降低了醋酸纤维的上染率。

    2.2.3  pH值对染色的影响

5 不同pH值条件下分散染料染色效果

 

pH

4

5

6

7

8

9

K/S

醋纤

28.59

25.89

27.91

28.95

27.74

27.42

涤纶

10.99

10.91

11.93

12.24

10.41

9.80

布面效果

较好

 染料:4% ,温度:85  ,时间:80min

     试验说明:染色染液pH值在67时两种纤维有较高的上染率,两种纤维的同色性较好,布面较丰满均匀。在酸性条件下,分散染料对醋酯纤维的上染率随着酸性的增强逐渐降低,但上染率变化不大;pH值在67时上染效率最高,在碱性条件下,随着pH值的增高,上染率逐渐下降;涤纶纤维在酸性、中性条件下均具有较高上染率,在碱性条件下上染率迅速降低,为提高涤纶纤维的上染率和缩短染色时间,染液pH值控制在67左右为宜。

    2.2.4时间对染色效果的影响

 不同染色时间对分散染料染色效果的影响

时间(min

20

40

60

80

100

120

180

K/S

醋纤

21.74

25.33

25.61

28.25

29.53

30.27

30.54

涤纶

6.04

7.82

9.27

11.07

12.11

14.43

14.35

布面效果

涤纶色浅

涤纶色浅

涤纶色浅

涤纶色浅

涤纶稍浅

较好

较好

     染料:4%pH值:6,温度:85 ℃。

随着染色时间的延长,分散染料对涤纶、醋酯纤维的上染率不断提升,染色时间达到80min左右醋酯纤维表面得色深度较深,进一步延长染色时间醋酸纤维的得色深度提升缓慢,涤纶纤维的得色深度明显提高。说明延长染色时间有利于提高涤纶纤维的染色深度,染色时间的控制与分散染料的性能、染色温度、低温匀染修补剂性能和用量等有关。染色温度越高,需要的染色时间可适当缩短,醋酯/涤纶织物的同浴染色温度控制在8595℃之间时,染色时间宜控制在 12080min,时间太短,表面浮色多,染料不能充分扩散到纤维内部,染色牢度差,时间太长织物强力下降。

    2.2.5温度对醋酸纤维染色的影响

 不同温度条件下分散染料染色效果

项目

温度℃

60

70

80

90

100

K/S

醋纤

9.89

12.75

17.67

21.14

14.54

涤纶

2.23

2.78

5.02

11.99

23.72

正反对比

差别明显

涤纶浅

差别明显涤纶浅

差别较明显涤纶浅

布面较好

涤纶深

醋纤浅

总体效果

较差

较好

较差

 注:染料:4%pH值:6左右, 染色时间:60min

 醋酸纤维染色温度一般在85℃上染百分率最高 ,高于85 ℃时随着温度的提高其上染百分率呈现逐渐下降的趋势,光泽降低,手感变得粗糙、发硬;涤纶纤维在85 ℃条件下分散染料上色率较低,即使加入低温匀染修补剂其上色效率也不高,涤纶与醋酸纤维的色深度存在明显差异。随着染色温度的提高,涤纶纤维的上染率迅速提升,醋酸纤维的上染率逐渐降低,得色深度下降,说明醋酸纤维上的分散染料部分向涤纶纤维转移。实验结果表明:在适量的低温匀染修补剂存在的条件下,染色温度在9095℃范围内,涤纶、醋酸纤维均具有较高的上色率和较好的同色性。

    2.2.6低温染色工艺对染色性能的影响

1# 染色工艺:40℃入染,1/min升温至90℃,保温30min0.8/min升温至120℃,保温30min2/min降温至70℃ 排水,还原清洗70℃×20min,热水洗60×15min ,水洗。

2#染色工艺:40℃入染,0.8/min升温至90℃保温80min2/min降温排水,还原清洗70×20min,热水洗60×15min,水洗。

8 两种工艺的染色深度、牢度测试结果

工艺

表观深度

摩擦牢度

      

醋酸

涤纶

干摩

湿摩

醋酸

锦纶

涤纶

腈纶

褪色

1#

54.56

29.31

45

45

3

4

34

34

45

3

45

2#

56.48

25.61

45

45

3

4

3

34

45

3

45

    通过实验表明:1#染色工艺与2#染色工艺染色织物的得色深度比较接近,1#工艺涤纶得色稍深,醋酸纤维得色稍浅,染色织物的各项牢度都较好。

   实验说明:醋酸涤纶针织物通过低温匀染修补剂的作用,可以提高分散染料对涤纶纤维的上染速率,降低分散染料对涤纶纤维织物的染色温度,从而降低高温对醋酸纤维的损伤,最大限度的保持了其独特优异性能。

9 四种常用醋酸染料染色牢度测试结果

 

醋酸项目

夏利素橙ECF

夏利素大红ECF

夏利素蓝ECF NEW

夏利素黑ECFN

1

染色深度   K/S

醋酸

45.73

52.20

43.65

31.90

涤纶

21.69

26.76

22.05

19.34

2

摩 牢

擦 度

干摩

45

45

45

45

湿摩

45

45

45

45

 

 

3

 

褪色

45

4

45

4

 

 

粘色

醋酸

34

34

34

34

45

45

   4

   4

锦纶

34

3

   3

   3

涤纶

45

4

34

34

腈纶

45

45

45

45

34

34

34

   3

     从实验可以得知:夏利素醋酸染料应用于醋酸/涤纶织物一浴法染色具有较好的染色效果,各项染色牢度优良。我们对国产分散染料进行了染色实验,其中,龙盛应用于超细涤纶纤维的UN-SE型系列分散染料,对醋酸/涤纶织物有较好的染色同色性和较高的上染率,各项色牢度也比较优良。

    3 结论

    (1) 醋酸/涤纶针织物采用双氧水精练漂白工艺、使用焦磷酸钠调整工作液的pH值在99.5,温度:75℃,时间:40min,有较理想的精练除油和漂白效果。浅色织物和鲜艳色泽织物采用前处理精练漂白工艺,中性色和深色 织物可采用练染一浴工艺,可达到较理想的布面效果和较好的内在质量。

(2) 醋酸/涤纶针织物染色使用醋酸染料或部分国产中、低温分散染料同浴低温染色时,染浴中加入适量的低温匀染修补剂M-218C,有利于降低涤纶纤维之间的作用力,有利于染料扩散吸收,提高分散染料对涤纶纤维的上染率,降低染色温度。染色条件根据分散染料的性能在实验基础上合理调整,一般主要工艺参数为:浴比 115左右,染浴pH 6740℃左右入染,0.8/min缓慢升温,染色温度9095℃,染色时间80120min,还原清洗采用纯碱、保险粉、皂洗剂以防止强碱性对醋酸纤维的损伤。

    (3) 醋酸纤维织物在精练、染色时需要加入适量的浴中宝,以防止织物产生擦伤和折皱。

    参考资料

    [1] 贺宝光、李从珍.《醋酸纤维分散染料染色工艺》.《印染》20053

    [2] 王华清.《醋酸针织物分散 染料染色性能研究》.《丝绸》,2006.288

    [3] 赵涛.染整工艺学教程, 第二分册.北京,中国纺织出版社,2005

    [4] 王石磊、张建波等.《醋酸纤维的染色性能研究》.印染助剂200911

稿件来源:杭州美高华颐化工有限公司
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