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【集萃网观察】活性染料由母体染料、连接基和活性基组成,在使用时能与纤维形成牢固的共价键结合,因而具备一系列其它纤维素纤维染料无法比拟的优点。但因其种类较多,性能各异,在应用过程中会出现很多问题,如跳灯(同色异谱),湿摩擦牢度不理想和染色重现性控制等。要完全满足以上要求是很困难的,而且半制品和染色工艺的波动也会产生染色质量问题。本文就如何提高棉织物活性染料的染色牢度问题进行探讨。
1 织物色牢度测定方法
耐摩擦色牢度 参照AATCC8—2001;
皂洗色牢度 参照GB/T3921—1997;
耐洗色牢度 参照AATCC61—2003TestNo.2A49℃45min;
耐氯漂色牢度 参照AATCC61—2003TestNo.4A71℃45min;
耐日晒色牢度(class) 参照AATCC16—2003;
耐汗渍色牢度 参照AATCC15—2002。
2 对半制品的要求
色牢度的好坏与半制品质量有很直接的关系。半制品要求“匀、净、透”。“匀”指半制品的左中右及前后的白度、退浆率、毛效、布面pH值等各项指标要一致;“净”指布面处理干净,大部分杂质被去除,不影响染色使用;“透”指织物前处理透彻,退浆煮练充分。达不到要求的织物就会产生边中色差,色牢度一般偏低。
3提高各项色牢度的方法
在实际生产过程中,半制品的质量一般通过抽检来控制的,并不能完全代表整批货的品质。此外,机台工艺条件的波动以及工人的操作等都会影响产品质量,这就需要加强染色工艺控制,采取必要的后处理来提高色牢度。
3.1 耐摩擦色牢度
3.1.1 选择合适的染料
由于活性染料的性能不一,对纤维的吸附上染能力也有差异,造成染色牢度也不尽相同。织物的摩擦牢度取决于浮色的多少,以及染料分子量的大小、染料与纤维的结合情况、染料渗透的均匀性、染料在织物表面的形成颗粒集聚的情况等。如果染料与纤维是以共价键充分结合的,其摩擦牢度就高;染料分子大,染色后染料在纤维表面易形成大颗粒染料浮色,加上染料浓度一般偏大,使摩擦牢度降低,特别是大多数染料与纤维的结合力在水分存在下更容易被破坏,故湿摩擦牢度比干摩擦牢度要低一些。
又如,活性翠蓝的各项染色牢度比其它活性染料略差,染色时就要对染料的性能有一定的了解。应选择那些固色率高于70%,最终上染率和固色率之差低于15%(减少染色织物的浮色),一次上染率不高于75%(使浮色容易清除)的染料,而且需选用提升力高的染料。需要注意的是,若染深色织物,染料用量不能超过纤维饱和吸附量的10%。
3.1.2 加强水洗工艺
连续染色的水洗工艺是去除被染物上未完成染着的染料,以及部分水解染料和药剂。但大部分连续加工的垂直式导辊皂洗机每一槽的处理时间短,水洗不充分,且用水量大。
提高水洗效果需根据被染织物的密度、厚度、水洗机中水的更新速度,以及洗除染料的吸附性等,选择最有效的手段。最好采用逆流水、小液量的洗涤方式。皂洗工艺一般时间较短,应适当延长时间。皂洗用水的水质非常重要,硬水不利于洗除浮色,必须软化。注意皂液的交换和补充,以免污染皂液产生皂洗反效果。尽量维持高温作业,但要根据染料种类进行调整,若乙烯砜型染料发色后的水洗以60℃水温为宜。染色水洗工序应综合考虑,制订有效工艺,水洗充分,即使不使用助剂,干摩擦牢度也能达到3～4级。最好用非接触式烘燥设备。
3.1.3 织物组织结构对摩擦牢度的影响
测试摩擦牢度时,包覆摩擦头附布与染色织物之间在一定的压力下作往复运动,在摩擦力作用下染色织物上的染料和部分纤维脱落,并转移至附布。因此,摩擦力的大小是决定摩擦牢度好坏的一个重要因素,摩擦力大则牢度差。通常磨毛织物、粗厚织物、提花织物的摩擦力大;布面比较光滑的纱卡、斜纹次之;而平纹、府绸、高支高密织物摩擦力最小。由于这种情况不容改变,只有加强其它方面的工艺。
3.1.4 减少修色
要保证连续轧染工艺稳定一致是很困难的,因此,颜色不符样的情况时有发生,色光有偏差就需要通过套色来修正。无论使用何种染料套色,都会造成牢度不同程度的降低,因此要加强管理,保证颜色的准确性。
3.1.5 助剂的使用
传统的固色剂是双氰胺与甲醛的缩合物,含有较高的游离甲醛,目前已经逐渐被淘汰,取而代之的是无甲醛的阳离子固色剂。固色剂与染色织物上未固着的染料交联,可有效提高干摩擦和沾色牢度,但对湿摩擦牢度作用不大,有的颜色还会发生严重变色。
3.2 湿摩擦牢度
3.2.1 加强烧毛,提高布面光洁度
中深色的湿摩牢度大多在2级左右,提高湿摩擦牢度是相当困难的。在测试湿摩擦牢度时,将湿的附布与干的染色织物相互摩擦,此时湿附布上的水分不但没有起到润滑和降低与干态色布相互间摩擦、提高平滑性的作用,相反,在摩擦过程中,使未反应固着的染料溶胀、溶解、脱落,并迅速吸附到湿的附布上。在显微镜下观察,附布上还沾有大量的染色织物的纤维,在视觉上会使颜色更深,而布面光洁就会在一定程度上减少染色纤维向附布上的转移。
3.2.2 优选染料
活性染料湿摩擦牢度差的根本原因是由其特性决定的,取决于染料的亲水性、直接性。活性染料分子上含有的水溶性基团越多,在染色过程中越有利于染料的溶解和上染,当然也有利于浮色的洗涤。但染色完成后,“优良的水溶性基团”对湿摩擦牢度不利。这是由于水溶性基团的存在,会加强染料分子产生脱离纤维素而溶于水的趋势;水溶性越好,染料就越容易与纤维断开。活性染料的直接性主要与染料分子量的大小、极性强弱、结构形态的规整性、活性基及其位置有关。分子量越大、极性越强、结构形态的规整性越好,染料分子的直接性越高,而扩散性能则越差,染料越容易聚集在织物表面,而不易向纤维内部扩散和转移,造成浮色过多。直接性太低,则影响固色率。因此,活性染料的直接性以中等为佳,直接性的大小可以从Rf值和渗圈试验中测得。
3.2.3 湿摩擦牢度增进剂
目前,市售的固色剂能达到湿摩擦牢度3级的极少,一般都是2～3级。而市售的湿摩擦牢度增进剂大多是聚乙烯乳液和特种氨基有机硅柔软剂,在用量达50g/L以上时,能提高湿摩擦牢度0.5级;还有一些增进剂是环氧化的多胺与聚氨酯预聚体嵌段共聚的化合物,但是用量大,手感较硬,影响织物风格。所以,湿摩擦牢度不应单靠固色剂,或加大固色剂用量来控制,有时反而会适得其反。德桑化工的CWFc湿摩擦牢度增进剂,用量在10～20g/L,能有效提高湿摩擦牢度至3级左右,但对pH值要求严格,pH值过高或过低都会使其失去作用效果。增进剂CWFc对皂洗牢度没有提高作用,若选用合适的染料,染色后水洗皂煮充分,就能达到要求。
3.3 皂洗牢度
皂洗牢度是指染色织物在规定的碱性皂液中于60℃皂洗后褪色的程度,包括原样褪色和白布沾色两项。原样褪色是指染色织物在皂洗后褪色的情况;白布沾色是将白布与染色织物以一定方式缝叠在一起,经皂洗后,因染色织物褪色使白布沾色的情况。染色制品的皂洗褪色是织物上的染料在皂液中经外力和洗涤剂的作用,与纤维的结合被破坏,染料从织物上脱落褪色。
3.3.1 染料性能与皂洗牢度的关系
染料的活性基不同,与纤维反应所形成的共价键耐酸碱稳定性不同。活性基的反应活性越高,成键后的稳定性越差。如X型均三嗪类活性染料与纤维反应形成的酯键,其耐酸稳定性较差,接触酸性气体和水分时,易引起染料与纤维断键;KN型乙烯砜类染料与纤维反应以醚键结合,耐酸性水解较稳定,但在碱性介质中染料与纤维间的共价键却容易断裂;含双活性基团的M型和ME型活性染料则耐酸碱稳定性较高,但在强烈的皂洗牢度测试条件中沾色仍很严重。
染料上的亲水性基团对皂洗牢度也有影响,含亲水基团的水溶性染料的皂洗牢度低于没有亲水基团的染料。如酸性染料、直接染料,由于含较多的水溶性基团,皂洗牢度较低;而还原、硫化和不溶性偶氮染料等不含水溶性基团的染料,皂洗牢度较高。3.3.2 高效皂洗剂试验证明,皂洗越充分,皂洗牢度越高。为保证充分的皂洗,必须使用优质的皂洗剂。BASF公司的XCW皂洗剂能提高皂洗效率,防止脱落浮色污染织物,保证较高的皂洗牢度。
3.4 日晒色牢度
活性染料光照褪色是一种非常复杂的光氧化反应。在日光作用下,染料吸收光能,分子处于激发态但不稳定,必须将能量以不同的形式释放出去,才能变成稳定态。其中一种形式就是染料接受光能后直接分解,染料发色体系遭破坏、变化。日晒牢度随染色浓度变化而有所不同,同一种染料的日晒牢度随染色浓度增加而提高,所以日晒牢度差的现象一般发生在浅色织物上。
浅色织物的染色浓度低,大部分染料呈单分子分散状态,染料分子受水和空气作用的几率大,日晒牢度相应下降。浅色织物日晒牢度的提高非常困难,目前主要有两种方法:
3.4.1 选用高日晒染料
Ciba、DyStar等公司都有相应的产品,如汽巴精化 公司的CibaLight系列染料等。
3.4.2 日晒牢度增进剂
市场上有纳米级新型多功能日晒牢度增进剂,可提高日晒牢度1级以上,适用于任何纤维。但目前大多数日晒牢度增进剂实际上是紫外线吸收剂,用量很大,而日晒牢度最多提高0.5级,成本很高,因此少有工厂采用。
3.5 耐氯漂色牢度
由于城市用自来水含有氯气,面料商对于氯漂牢度也有一定要求。活性染料的结构特性决定了它的氯漂牢度偏低,主要原因是氯与染料反应,使发色基团被破坏呈无色。如以吡唑酮为母体的活性染料则很容易被氯破坏,耐氯漂牢度较差;而酞菁结构的则较好。一般说,黄色和红色染料的耐氯牢度较好,蓝色染料的耐氯牢度差,但海军艳蓝色染料的耐氯牢度较好。
提高耐氯漂牢度可使用耐氯漂助剂,一些市售的耐氯漂助剂可以提高耐氯漂色牢度2级左右,但同样存在耐久性问题,必须用树脂来加强效果,其副作用就是降低了织物的强力。
3.6 耐汗渍色牢度
耐汗渍色牢度是指染色织物浸渍汗液后的褪色和附布沾色程度。汗渍牢度由人工配制的汗液来测试,组分不尽相同,因而一般除单独测定外,还与其它色牢度结合起来考核,如近年来较受重视的耐汗2光复合牢度。某些活性染料的耐晒牢度很好,但耐汗2光牢度很差,这是因为在汗和日光双重作用下,汗液中的氨基酸或相关物质与金属络合染料的金属离子螯合,使其脱离染料母体,引起褪色或变色。使用固色剂能提高汗渍牢度0.5～1级,但耐光牢度会下降。
单独测试活性染料的耐汗渍色牢度一般不会很差,织物变色和六种纤维(醋酯、棉、尼龙、涤纶、腈纶、羊毛)沾色都在4级左右,但是深浓色的棉沾色可能较差,根据经验,皂洗牢度达到3～4级,汗渍牢度也不会有大问题。
4 结论
活性染料的染色牢度问题随市场要求的提高日益突出,近年来,欧美一些国家提出了“经受反复家庭水洗”的色牢度要求,规定织物在多次水洗后,变色达3级;对色牢度的考核也越来越多,往往一个订单会有多个色牢度要求。总之,要达到良好的色牢度,优选染料是关键,必须选用染色牢度高的新型染料,加强工艺控制,合理使用助剂也是必不可少的。
来源 于广涛
