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锦纶/氨纶高弹力针织物固色工艺研究

彭志忠

[莱菲雅(广州)新材料科技有限企业  广东广州  510660]

       摘  要:锦纶/氨纶弹性纤维混纺织物染色后湿牢度不及纯锦纶纤维,尤其是锦纶超细纤维湿牢度更差,为此,染色后使用性能优异的固色剂处理;实践表明:固色剂Zetesal NR的固色效果好,水洗色牢度提高1.0~1.5级,沾色牢度提高1.5~2.0级;但单一固色工艺对锦/氨纶产品难以满足更高的牢度要求,采用阴离子和阳离子固色剂进行双固色织物各项湿牢度达4~5级或以上水平。

       关键词:酸性染料染色;色牢度;K/S值;锦纶纤维;聚氨基甲酸酯纤维

前  言

       锦纶具有良好的服用性和多功能性,使得含弹性纤维的产品占据日益重要的地位,如今高弹性纤维的各种纺织品在印染染色中十分常见(特别是弹力泳装、内衣面料等);但锦纶纤维主要采用酸性染料(尤其以弱酸性染料)或中性染料染色时,其湿牢度(耐水洗、耐汗渍、耐水渍牢度等)较差;同时锦纶纤维/氨纶混纺纤维的湿牢度不如锦纶纤维,使用锦纶超细/氨纶纤维时,湿牢度会更差些;要提高酸性染料染色(尤其中、深色)产品的品质(色牢度),必须合理选择染料和优化染色后的固色处理工艺与固色剂,以提高其各项湿牢度。

       用于锦纶纤维酸性染料染色后固色的固色剂多为阴离子型,大分子的固色剂吸附在纤维表面或扩散到纤维空隙中,从而减少染料向纤维外扩散。因此,能在酸性染料和锦纶纤维之间“架桥”形成化合物,即在与染料分子结合的同时,又能与纤维上的-NH2发生交联反应,而且自身能够交联成膜,形成高度多元化交联的立方体网状结构的高分子膜覆盖于纤维表面。使染料与纤维更为紧密牢固地结合在一起,有效防止染料从纤维上脱落,从而提高了染色织物的湿牢度和沾色牢度等。

       现采用弱酸性染料对锦纶/氨纶超细弹力织物染色,并对染色后的锦纶弹力织物进行固色处理来改善其水洗牢度。通过酸性固色剂的筛选及对固色工艺条件的探讨,测试这些因素对K/S值、水洗牢度等的影响,试验得出最佳固色工艺,结合酸性固色剂和阳离子固色剂进行双固色等工艺,以满足极高牢度要求的锦/氨纶织物加工,达到提升锦纶/氨纶弹力针织物各项湿牢度的目的。

1.试验部分

       1.1 材料与药品

       材料:锦纶超细纤维/氨纶(80/20)弹力针织物,182g/m2,门幅160cm。

       酸性染料:天龙Red  A-2FR红、天龙Blue A-FN蓝(的、德司达有限企业)。

       固色剂:Zetesal NR(德国司马化工)、Nylofixan MF-2N Liq.(科莱恩企业),Untratex NRV(曼顿科技化工)、阳离子固色剂NF(莱菲雅科技化工)。

       化学药品:酸性匀染剂、纯碱、醋酸、醋酸钠,中性皂洗剂。

       1.2 主要试验仪器

       ORINTEX测色配色系统(意大利ORINTEX企业),SW-12型耐洗色牢度试验机(无锡纺织仪器),M231汗渍色牢度测试仪(温州大荣仪器厂);SOT2-24常温染色振荡器(东成染色机械企业);JA5003电子天平(上海天平仪器厂);TDA-8002恒温水浴锅(余姚东方电工仪器厂);DHG-9140电热恒温鼓风干燥箱(上海申贤恒温设备厂)。

       1.3 实验方法

       1.3.1 工艺流程

       室温加锦纶弹力针织物、染色助剂、酸性染料→以1~2℃室温升至95℃、保温60min→降温70℃以下,排液→净洗→固色。

       1.3.2 工艺条件

       A、染色条件

       采用浸渍法,弱酸性染料用量2.0%(o.w.f)及染色助剂,30℃时开始,再升至95~98℃温度,时间60min,PH值5.0~5.5,浴比1∶30。

       B、净洗条件

       中性洗涤剂0.5~1.0g/L,温度50℃,时间10min,浴比1∶30。

       C、酸性固色条件

       固色剂Xg/L,温度75℃,时间30min,PH值=4.0~5.0,浴比1∶20。

       D、阳离子固色剂NF固色

       将阴离子酸性固色剂固色后的锦纶织物浸轧阳离子固色剂NF溶液中,NF用量5.0~20g/L,溶液PH值=5.5~7.0,40℃处理10~15min,脱水、烘干。

       1.4 测试方法

       1.4.1 K/S值测定

       染色试样的表观深度可以用库贝耳卡-蒙克(Kubela-Munk)函数值,即K/S值来表示:

        K/S=(1-R)2/2R

       式中:

       R-表示织物在最大吸取波长的反射率;

       K-表示织物对光的吸取系数;

       S-表示织物对光的散射系数。

       K/S值越大,表示颜色越深; K/S值越小,表示颜色越浅。

       1.4.2 各项色牢度测定

       耐皂洗色牢度:参照ISO 105-C03纺织品耐洗色牢度试验方法进行测试。

       耐汗渍色牢度:参照ISO 105-E04纺织品耐汗渍色牢度试验方法进行测试。

       耐水渍色牢度:参照ISO 105-E01纺织品耐水渍色牢度试验方法进行测试。

2.结果与讨论

       2.1 固色剂对染色织物固色效果的比较

表1  三种固色剂的固色效果比较

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       表1为固色液PH值=4.5、温度75℃,30分钟的条件下的固色效果。由表1中数据可知:酸性染料染色后的锦纶弹力织物经过固色后,可明显提高染色织物的色牢度,对织物K/S值无显著影响。

       从水洗牢度来看,固色剂 Zetesal NR、Nylofixan MF-2N Liq.1g/L用量可使天龙红Red A-2FR沾色等级提高1.0~1.5级,褪色等级提高1.0级,酸性固色剂Untratex NRV仅使其沾色等级提高1.0级左右;对于天龙Blue A-FN蓝,加入固色剂Zetesal NR使沾色等级提高1.0~1.5级,褪色等级提高1.5级,其他两种固色剂均使其沾色等级提高1.0级左右,褪色等级提高1.0级。可见Zetesal NR的固色效果相对较好,因此选择Zetesal NR进行应用实验测试。

       2.2 固色剂用量对染色织物固色效果的影响

表2  固色剂用量对固色效果的影响

图片.png

       表2为Zetesal NR在固色液PH值=4.5、温度75℃,30分钟条件下的固色效果。如表2数据所示,Zetesal NR用量增加对染色K/S值影响不大,对水洗牢度有显著的影响。

       随Zetesal NR的用量增加天龙红Red A-2FR色由2.0~3.0级提高到4.0~5.0级,天龙蓝Blue A-FN沾色等级由1.0~2.0级提高到3.0级,两者的褪色等级分别提高到5.0级和4.0~5.0级。随着固色剂用量的增加,固色剂与纤维或染料结合量增加,阻碍了染料的向外扩散,从而提高水洗牢度,但当固色剂吸附接近平衡后,用量增加对水洗牢度改善将不再显著,同时存在固色剂用量越大,变色程度越高;因此,选择固色剂Zetesal NR用量为1.5g/L。

       2.3 固色温度对染色织物固色效果的影响

       表3为Zetesal NR用量1.5g/L,在PH值=4.5、不同温度,30分钟条件下的固色效果。从表3数据可以看出,随固色温度的升高,K/S值变化不明显。

       水洗牢度随温度提高有所增加,45~50℃时天龙红Red A-2FR沾色等级为3级,温度升高10℃,沾色等级则提高到4级,天龙蓝Blue A-FN也从2.0~3.0级提高到3.0级,此时褪色等级均为4.0~5.0级,因为锦纶6的玻璃化温度较低,当温度达70℃时,大分子链段运动加剧,纤维内空隙增大,有利于固色剂向纤维内部扩散,与纤维或染料作用,从而减少染料向纤维外扩散,提高水洗牢度;但当温度达75℃以上,水洗牢度不再提高,反而出现不同程度的下降。固色温度低或过高,固色效果都不理想;温度以75℃左右,固色效果较好。

表3  固色温度对固色效果的影响

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       2.4 固色时间对染色织物固色效果的影响

表4  固色时间对固色效果的影响

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       表4为Zetesal NR用量1.5g/L,在PH值=4.5、温度75℃,不同时间条件下的固色效果。表4数据表明,随着时间的增加,K/S值变化不明显。

       天龙红Red A-2FR水洗牢度的沾色等级由3级提高到4级,天龙蓝Blue A-FN由2.0~3.0级提高到3.0级,褪色等级分别提高到5级和4.0~5.0级,固色30分钟后继续延长时间,水洗牢度不再提高,这是由于固色剂与纤维结合需要一定的时间,时间过短反应不完全,所以结合在锦纶纤维上的固色剂量随着时间的延长而增加。

       因此各牢度也有所提高,30分钟后反应达到平衡;较高温度时,随着固色时间的延长,色牢度等级有所变化(降低);所以,固色时间选择25~30分钟即可。

2.5 固色液的PH值对染色织物固色效果的影响

       表5为Zetesal NR用量1.5g/L,在温度75℃、时间30min,不同PH值条件下的固色效果。由表5数据表明,固色浴PH值在4.0~4.5时,固色效果较好,PH值继续增加,固色效果受到一定影响;当溶液PH值较低(4.0~5.0)时,锦纶分子链上的氨基能够吸附更多的氢离子而使其表面正电荷数较高,酸性固色剂分子链带负电,两者通过库仑引力发生吸附作用,固色剂逐渐沉积在锦纶纤维表层,堵塞酸性染料再溶出的孔隙,从而减少褪色的可能性。

       若提高固色液PH值,会使这种吸引力降低,影响固色剂在纤维上的吸附率和固着,使固色效果下降,故建议固色处理在PH值4.0~4.5的条件下进行。

表5  固色液PH值对固色效果的影响
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       2.5 工艺条件优化

       以上分析可知,固色剂用量、固色时间、固色温度及固色浴PH值对锦/氨织物染色后固色效果均有一定影响,因此选择固色浴PH值=4.5的情况下,对“固色剂用量、固色时间、固色温度”这三因素进行正交试验,以进一步优化工艺。

表6  固色工艺优化正交试验结果

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       由表6中极差值可以看出,固色温度对水洗牢度的影响较大,综合天龙红A-2FR和天龙蓝A-FN的水洗牢度考虑,得出固色的最佳条件是:固色剂Zetesal NR用量1.5g/L,PH值=4.5,固色温度75~80℃,固色时间25~30分钟。

表7  最佳固色工艺对固色效果的影响

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       表7数据表明:加入固色剂Zetesal NR后,褪色等级提高1.0~1.5级,达到5级,水洗沾色等级提高1.5~2.0级,达到4.0级以上;K/S值略有上升,总体变化不大;耐汗渍及水渍牢度1.0~1.5级左右。

       为提高锦/氨纶织物酸性染料染色后的各项湿处理牢度,通常性能较优酸性固色剂能满足大多数纺织品的牢度要求,但随着社会的发展,市场对锦/氨纶弹力产品提出了更高的牢度要求。目前,通过单一阴离子酸性固色工艺,很难使耐洗色、耐汗渍和耐水渍等牢度达到4级或4级以上,特别是对于某些需要经过高温压膜的织物,其皂洗牢度更难保证达到4级。采用酸性固色剂和阳离子固色剂进行双固色等工艺进行,可满足适宜于高温焙烘压膜以及高端牢度要求的锦/氨纶织物加工。

       2.6 阳离子固色剂NF进行双固色对牢度的影响

       酸性(阴离子)固色剂Zetesal NR用量1.5g/L经以上优化的固色工艺固色,然后采用阳离子固色剂NF 10g/L进行第二次固色(即双固),考察双固色工艺对织物变色及牢度的影响,试验结果见表8。

表8  双固色工艺对织物固色效果的影响

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       由表8可知,经阴离子酸性固色剂固色后的锦纶弹力染色织物,采用固色剂NF用量为10g/L时,就可使织物的各项湿牢度在原来固色处理的基础上提升0.5~1.0级。随着阳离子固色剂NF用量的增加,织物染色深度K/S值降低率变小,各项固色牢度进一步提高。阳离子固色剂可与酸性染料阴离子在纤维上发生离子交换反应,生成微溶或不溶于水的共聚体,从而封闭染料的水溶性基团,防止染料在水中电离和溶解而从织物上脱落。

       另外,阳离子固色剂分子还可与染料、纤维之间形成氢键、范德华引力,显著提高湿处理牢度。当阳离子固色剂作用于阴离子型固色剂之后时,其在发挥上述作用的同时,还有助于阴离子型固色剂在纤维表面的牢固吸附,染色物的色牢度进一步提高。

       为此对各项牢度而言,锦氨纶弹力染色针织物采用双固色工艺可获得显著的牢度提升,大多数牢度均可达到4~5级的水平。对两种结构的固色剂而言,采用双固色工艺对锦/氨织物染色织物色变影响不大,甚至经过高温热处理(压膜)后色变程度也较少。

3.结语

       (1)锦/氨纶弹力织物酸性染料染色(尤其中、深色)湿牢度难以满足高品质(色牢度)要求,选择性能优良的固色剂Zetesal NR可有效提升其各项湿牢度,对染色织物K/S值无明显影响。

       (2)酸性Zetesal NR固色的最佳工艺条件是:固色剂用量1.5~2.0g/L,固色浴的PH值=4.0~4.5,固色温度75℃,固色时间20~30分钟;褪色等级提高1.0~1.5级,达到5级,沾色等级提高1.5~2.0级,达到4.0级及以上。

       (3)为了满足耐洗牢度和各接触牢度的更高需求,特别是中深色锦/氨染色织物,采用阴离子/阳离子双重固色工艺处理;其固色效果(各项牢度)明显提升,可满足高温压膜以及高端产品所需的各湿牢度水平。

 

编辑概况:

       彭志忠,印染高级工程师,长期(近三十年)致力于纺织染整、印花新技术研发及技术应用推广等工作。

       手  机:13922372675(微信同号)

       E-mail:pengzhong7798@126.com





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