微波技术在真丝织物活性染料扎染工艺中的应用

陈秀芳， 王 晓， 李庆华

(1.安徽职业技术学院 纺织服装系，合肥 230011；2.烟台业林纺织印染有限责任公司，山东 烟台 264043)



研究与技术

微波技术在真丝织物活性染料扎染工艺中的应用

陈秀芳1， 王 晓2， 李庆华2

(1.安徽职业技术学院 纺织服装系，合肥 230011；2.烟台业林纺织印染有限责任公司，山东 烟台 264043)

从手工缝扎方法和染料固色方法两方面探讨活性染料对真丝织物的扎染新工艺。首先进行单色扎染，将微波加热用于活性染料的固色，并通过试验发现染料利用率随着微波加热时间的延长而增加，4 min时利用率可达90%。同时，染料利用率也随着纯碱质量浓度的提高而增加，但从1 g/L到1.5 g/L和2 g/L，利用率增加的程度不大。织物断裂强力基本不变，耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度优良。证明微波加热固色的可行性、并得到最佳的固色工艺条件后，再将微波加热固色用于真丝织物的多色扎染，同时结合多种缝扎方法，可极大地丰富扎染的图案和色彩。

真丝织物；扎染工艺；活性染料；微波技术；断裂强力；色牢度

扎染起源于秦汉而鼎盛于唐，历史悠久。中国地域辽阔，每个民族在生活方式、风俗习惯、宗教信仰、文化背景等方面存在不同，形成了中国扎染的多元化发展格局，各民族的扎染工艺在扎染形制和审美情趣上异彩纷呈[1-3]。但总的说来，扎染都是利用针和线对纺织品进行缝扎，使织物在染色过程中实现局部防染，由于染液在防染部位不同程度的渗透，产生晕色、混色效果，形成的图案色彩和谐，边沿柔美，加上千变万化的图案设计和不拘一格的缝扎技巧，使扎染产品极具个性和艺术魅力。扎染始终是面料设计、服饰设计及染整工艺研究的热门话题[4-9]。真丝织物柔软舒适、轻盈飘逸，具有珍珠般美丽的光泽，是高档成衣和服饰的主要面料，深受消费者的喜爱。对真丝织物进行扎染将进一步开拓真丝织物的潜在市场，满足服用个性化和时尚化的需求。

在常规的扎染工艺中，将缝扎后的织物进行浸染，染液从升温到完成染料固色，需1 h左右的时间，多色套染则需要更多的时间，而且染料利用率不高，废水排放较多。近年来，微波技术在纺织品染整加工中的应用日趋成熟和广泛，除了烘干外，还可用于织物的前处理、染色、印花和后整理，以均匀、快速、节能、高效和无污染等特点受到科研工作者和企业生产者的关注[10-12]。本文采用微波染色代替浸染，研究真丝织物单色扎染中微波加热对染料利用率、织物强力和染色牢度的影响，并将微波加热用于多色扎染，同时结合多种缝扎技法，极大地丰富扎染的图案和色彩。

1 试 验

1.1 织物、试剂及仪器

织物：真丝织物(电力纺，市售)。

试剂：活性染料(诺威克隆红S-B、诺威克隆橙C-3R、诺威克隆青绿GN、汽巴克隆大红C-6G、汽巴克隆黄F-4G，亨斯迈)，碳酸钠(分析纯，天津市大茂化学试剂厂)。

仪器：WD 700型微波炉(格兰仕微波炉电器有限公司)，723型可见分光光度计(上海光谱仪器有限公司)，EL-320S型电子天平(常州天之平仪器设备有限公司)，YG 026H-250型电子强力机、YG 751D型恒温恒湿箱(温州方圆仪器有限公司)。

1.2 扎染工艺流程和工艺条件

工艺：真丝织物→设计图案→手工捆扎→冷水浸泡→脱水→注射染液→微波加热固色→后处理(包括水洗、拆线、皂洗、水洗、烘干、熨平)。

工艺条件：染液中染料质量浓度均为10 g/L，纯碱质量浓度分别选择1、1.5 g/L和2 g/L。一定质量(5 g)的真丝织物以涤纶缝纫线或塑料绳进行捆扎。用针筒吸取5 mL染液(诺威克隆橙C-3R)注射在织物捆扎或非捆扎部位。微波加热选择中火，时间分别为1、2、3、4 min和5 min，加热时织物以塑料薄膜包裹，但不密封。后处理时收集织物的水洗和皂洗液，皂洗条件为皂粉2 g/L，浴比1︰20，90 ℃，3 min。

1.3 测试方法

1.3.1 染料利用率

将后处理时收集的水洗和皂洗液混合并定容至1 000 mL作为染色残液。取5 mL染色原液定容至1 000 mL后将其稀释10倍。用分光光度计在最大吸收波长处测定吸光度，按下式计算利用率(E)。

(1)

式中：A0为染色原液定容并稀释后的吸光度；n为染色原液定容后的稀释倍数(n=10)；A1为染色残液的吸光度。

1.3.2 断裂强力

按GB/T3923.1—2013《纺织品 织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》测定。

1.3.3 耐摩擦色牢度

按GB/T3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》测定。

1.3.4 耐皂洗色牢度

按GB/T3921—2008《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度》测定。

2 试验原理

2.1 微波染色原理

对含有染液的织物进行微波辐射时，由于纤维中的水分子等极性分子的偶极子受到微波高频电场的作用，发生反复极化并改变排列方向，在分子间发生摩擦，迅速将吸收的微波能量转变成热能，使染液和织物升温。一些染料分子在微波的作用下，也会发生诱导作用而升温，并获得较大的动能，同时由于纤维膨化加剧，从而使染料达到快速扩散和固色的目的。

2.2 活性染料对蚕丝固色原理

本文采用的诺威克隆染料(NOVACRON)属亨斯迈专利的双活性基团染料，其优点为固色率高，染色重现性高，废水处理问题少，色牢度优良。该染料主要用于纤维素染色，也可用于蛋白质纤维染色。

蚕丝的结构中含有酸性基团(如羧基、酚羟基)和碱性基团(如氨基)，对活性染料种类的适应性比较强。用活性染料染色时，主要是蚕丝中赖氨酸的末端氨基与染料的活性基发生亲核取代和亲核加成而形成共价键，在碱性条件下蚕丝中酪氨酸的酚羟基也能与活性染料形成共价键。双活性基团的诺威克隆染料在蚕丝上也有较高的上染率和固色率。

3 结果与分析

3.1 单色扎染

纯碱质量浓度和微波加热时间对染色效果的影响如表1所示。

表1 纯碱浓度和微波加热时间对染色效果的影响Tab.1 Influence of microwave heating time and sodium carbonate concentration on the effect of dyeing

3.1.1 染料利用率

从表1可以看出，染料利用率随着微波加热时间的延长而增加，1、2 min时染液和织物仍处在升温过程中，利用率达到70%和80%；4 min时利用率已达90%；再延长加热时间利用率增加不明显。同时，染料利用率也随着纯碱质量浓度的提高而增加，但从1 g/L到1.5 g/L和2 g/L，利用率增加的程度并不大。可见，微波加热时间是影响染料利用率的主要因素，纯碱质量浓度为次要因素。

3.1.2 织物断裂强力

在试验设定的微波加热时间和纯碱质量浓度范围内，织物强力基本保持不变。干态处理和常态处理(丝纤维回潮率约为9%)时，丝纤维的结构和强力会发生一定程度的变化。但在本文中，织物捆扎后经冷水浸泡后脱水又注射染液，微波加热时微波电场能量主要集中于液态水并使织物快速升温，5 min后织物仍含有较多水分，基本不存在由于微波辐射引起的强力变化。

3.1.3 耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度

对含有染液的织物，微波辐射由内到外均匀、透彻，活性染料以共价键与纤维结合，比氢键、范德华和离子键等更牢固。染色后经充分的后处理，织物具有较好的耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度。

3.2 多色扎染

根据单色扎染的试验结果，选择诺威克隆红S-B、诺威克隆橙C-3R、诺威克隆青绿GN、汽巴克隆大红C-6G、汽巴克隆黄F-4G等活性染料分别配制染液(染料质量浓度为10 g/L、纯碱质量浓度2 g/L)，用针筒吸取不同颜色染液分别注射在织物捆扎或非捆扎部位(染液总体积为5 mL)，微波加热3 min，再进行后处理。这样可以通过一次微波加热得到多色扎染的效果。为了丰富其效果，在图案设计和手工扎制时可采用以下几种技法，如图1—图6所示。

3.2.1 缝扎法

用针线沿预先设计好的图形轮廓进行平缝，收拢缝线、抽紧，在线的尾端处打结固定。针脚的大小根据织物的厚薄和扎染图案的精度与风格而定。对于连续或对称的图案可采用折叠串缝法，有对折、三折、四折等折法，折叠方式、层数及层数折叠的顺序不同都会产生不一样的防染效果。图1(a)(b)分别为在织物局部按图形轮廓进行平缝，以及折叠后平缝的效果。

图1 缝扎法Fig.1 Sewing method

3.2.2 捆扎法

将织物任意部位揪成塔状、或聚拢、折叠织物后，用线绳对织物进行捆扎，可形成各种意想不到的抽象图案。此法方法简单，效果丰富，最易为初学者所掌握。如图2所示，其中(a)为从织物中间揪起后分段捆扎、分段注射染液；(b)为将织物分别横向和竖向对折一次后在不同部位注射染液，形成类似四方连的图案；(c)为将织物横向聚拢后分段捆扎、分段注射染液。

图2 捆扎法Fig.2 Banding method

3.2.3 转移法

将白色腈纶毛线在活性染料的染液中浸渍后脱水、烘干，再用该腈纶毛线对织物进行捆扎或者将其放在捆扎部位内部，微波加热时由于活性染料不能上染腈纶而转移到真丝绸织物上并固着。用有色的腈纶毛线对织物进行捆扎可以形成清晰、连续的轮廓线，如图3(a)(b)所示；而将有色的腈纶毛线包裹在织物内部可形成局部深浓的色泽，如图3(c)所示。

3.2.4 打结法

利用织物自身缠结、使染液难以在打结处扩散而形成防染效果。例如，先将织物卷成长条，从中部开始不断打结，之后在不同的结扣上分别注射紫、绿色染液，固色后效果如图4所示。

图3 转移法Fig.3 Transferring mehtod

图4 打结法Fig.4 Knotting method

3.2.5 夹扎法

使用两块形状、大小相同的夹板/棒(金属、木、塑料等材质均可)作为辅助工具，夹在经折叠后的织物的两侧，再捆紧，使夹板处防染，染色后呈现夹物的形状。如将织物反复对折，最外侧垫两枚硬币，用木夹固定，再将竹棒夹在折叠好的织物上，以绳捆紧，防止染液渗入竹棒处的织物内，由于折痕处暴露在外，能接触染液而形成细线条效果，如图5(a)所示。

同时利用夹扎、捆扎或缝扎等方法形成的连续纹样如图5(b)(c)(d)所示。

图5 夹扎法Fig.5 Binding method

3.2.6 手绘与扎染结合

在一浴多色扎染中注射法难以形成精细图案效果，可借助手绘来实现。选用本身有增稠作用且对活性染料有一定防染效果的海藻酸钠，将海藻酸钠事先制成8 g/L的海藻酸钠糊，然后用勾线笔蘸海藻酸钠糊描边，图案内涂一层混有蓝色染液的海藻酸钠糊，烘干后在预先扎制图案的部分注射染液，经固色形成扎染与手绘相结合的效果，如图6所示。

图6 手绘与扎染结合Fig.6 Combination of hand painting and tie-dyeing

4 结 论

1)微波加热用于扎染工艺中的染料固色时，其染料利用率随着微波加热时间的延长和纯碱质量浓度的提高而增加，织物断裂强力基本不变，耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度大多可达4级。

2)在扎染工艺中，微波加热与常规浸染相比的优点是：节约染液用量，缩短升温和固色时间，提高染料利用率和利用率，减少废水排放。

3)微波一次加热就能够得到多色扎染效果，无需和浸染一样进行多次套染，而且通过多种扎制技法可极大地丰富扎染的图案和色彩，也更能体现上述优点。

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Application of microwave technology in tie-dyeing of silk fabric with reactive dyes

CHEN Xiufang1, WANG Xiao2, LI Qinghua2

(1. Department of Textile & Garment Engineering, Anhui Vocational and Technical College, Hefei 230011, China;2.Yantai Yelin Textile and Dye Co., Ltd., Yantai 264043, China)

This paper discussed the new method of tie-dyeing of silk fabric with reactive dyes from two aspects: hand sewing method and dye fixation method. Firstly, microwave technology was applied for the fixation of reactive dyes under single-color tie-dyeing. The experiment results show that the efficiency of dye uptake increased with the prolonged time of microwave radiation, and it could reach 90% at 4 min. It also increased with the enhanced concentration of sodium carbonate, but the degree of change was small in the range of 1～2g/L. The breaking strength of fabric remained unchanged basically. The color fastness to soaping and rubbing was good. This method proves the feasibility of microwave heating and fixation. After the optimum process conditions were obtained, microwave technology was applied to multicolor tie-dyeing of silk fabrics. Meanwhile, the patterns and colors were greatly enriched by combining several ways of tie-dyeing.

silk fabric; tie-dyeing; reactive dyes; microwave technology; breaking strength; color fastness

10.3969/j.issn.1001-7003.2016.11.003

2016-05-12;

2016-10-12

安徽高校自然科学研究项目(KJ2016A385)

TS193.53

A

1001-7003(2016)11-0011-05 引用页码: 111103