仪纶TM针织物染色工艺研究

刘丽佳 张佩华

东华大学 纺织学院(中国)

仪纶TM针织物染色工艺研究

刘丽佳 张佩华

东华大学 纺织学院(中国)

通过试验探讨了仪纶TM针织物染色过程中保温时间、染色温度、染液pH值及浴比对染色效果的影响，采用单因子试验结合正交试验的方法，优选了染色工艺参数。试验结果表明，仪纶TM针织物的优选染色工艺参数为染色温度100 ℃，保温时间30 min，染液pH值5.0，浴比1∶30。

仪纶TM； 针织物； 染色工艺； 上染率； 染色牢度

仪纶TM是由中国仪征化纤股份有限公司自主研发的一种新型聚酯仿棉短纤维(申请CAS号：25610-75-7)，该纤维是将聚酯大分子链重新设计，通过对苯二甲酸(PTA)+乙二醇(EG)+聚酰胺(PA)共聚反应，引入酰胺基团，在大分子上形成嵌段，获得改性聚酯——聚酰胺酯短纤维。反应式如图1所示。仪纶TM织物兼具棉织物与聚酯织物的优良特性，具有柔软性佳、抗起毛起球性好及吸湿快干等优良特性。同时，由于—CO—NH—基团的嵌入破坏了聚酯大分子的规整性，使聚酯大分子的无定型区增加，染料分子更易进入纤维内部，因而可实现分散染料常压染色。

本文根据仪纶TM纤维的特点，对仪纶TM针织物的染色性能和染色工艺进行探讨，研究旨在获得仪纶TM针织物的优选染色工艺参数。

图1 PTA+EG+PA共聚反应式

1 试验

1.1 试验材料与仪器

试验材料：100%仪纶TM环锭纺纱线、耐摩擦测试用标准棉织物、色牢度测试用棉贴衬织物及聚酯贴衬织物。

试剂：氢氧化钠、保险粉、醋酸、丙酮、大爱尼克司(Dianix)分散蓝S-2G。

仪器：RY-1261型高温染样机(中国上海隆达化工公司)、TV-1901型紫外可见分光光度计、SHZ-C型水浴恒温摇床、Denver TP型电子天平、PHB-2型酸度计(中国杭州雷磁分析仪器厂)、干湿摩擦牢度仪、皂洗牢度仪、SF600 PSUS型电脑测色配色仪(美国Data Color公司)、福原OD2-VXAC-3S(2)型单面圆纬机。

1.2 试样制备

采用18.5 tex的100%仪纶TM环锭纺纱线，在筒径为30英尺(约914.4 cm)的福原OD2-VXAC-3S(2)型单面圆纬机上制备平针织物。试验用仪纶TM纱线的基本参数如表1所示，制得的织物试样的规格参数如表2所示。

表1 仪纶TM纱线的基本参数

线密度/tex强度/(cN·tex-1)断裂伸长率/%捻度/[捻·(10cm)-1]回潮率/%364.8519.72213.18564.820.809

表2 仪纶TM针织物的规格参数

面密度/(g·m-2)厚度/mm横密/[纵行·(5cm)-1]纵密/[横列·(5cm)-1]124.880.4777182

1.3 前处理工艺

将仪纶TM针织物放置于氢氧化钠质量浓度为1 g/L、浴比为1∶20、温度为60 ℃的恒温水浴摇床上震荡处理20 min，水洗晾干后待染色用。

1.4 染色工艺配方及染色工艺路线

仪纶TM针织物的染色工艺配方如下：

分散染料用量 2%(染料相对织物质量的百分数，o.w.f)

分散助剂用量 1.5 g/L

pH值 4～6

温度 85～110 ℃

保温时间 10～50 min

浴比 1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50

仪纶TM针织物的染色工艺路线如图2所示。

图2 染色工艺路线

仪纶TM纤维的玻璃化转变温度为68～72 ℃，其属于一类改性聚酯纤维，在玻璃化转变温度以下上染率较低，而当染色温度高于其玻璃化转变温度，上染率迅速增加，容易因织物与染料分子未充分接触造成织物染色不匀，因此当染色温度稍低于仪纶纤维玻璃化转变温度时(约60 ℃)，应适当保温约10 min，以保持较低的上染率，让染料分子充分移动，与织物接触，促进织物的匀染；60 ℃后继续升高染色温度时，需确保升温速率低于1.0 ℃/min，以降低染料分子的扩散和吸附速率，进一步保证织物的匀染性。

1.5 单因子试验

分别讨论染色温度、保温时间、染液pH值及浴比这4个因素对仪纶TM针织物染色效果的影响，以上染率为评价指标。

1.6 正交试验

根据单因子试验结果，选取染色温度、保温时间和浴比这3个主要影响因素，进行三因素三水平的正交试验，以上染率为评价指标，确定仪纶TM针织物的优选染色工艺参数。

2 测试指标与方法

2.1 上染率

对仪纶TM针织物进行染色处理，分别吸取染色前染液和染色后残液各1 mL，置于10 mL的容量瓶中，加入4 mL丙酮，并用蒸馏水将其稀释至10 mL，用分光光度计测试染色前后染液最大波长处的吸光度[1]。

式中：A0——染色前染液的吸光度；

A1——染色后残液的吸光度。

2.2 色差

使用电脑测色配色仪，在D65光源、10°视角、中孔径条件下，测量经优选染色工艺条件染色的仪纶TM针织物与标准样的色差，测试指标包括表示颜色深浅的DL、由红到绿的颜色分量Da、由黄到蓝的颜色分量Db和总色差DE。

2.3 摩擦色牢度

参照GB/T 3920—1997《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》的测试方法，将摩擦用棉织物裁剪成50 mm×50 mm的试样，将染色仪纶TM针织物裁剪成140 mm×150 mm的试样，分别与一块干态摩擦试验用棉织物与一块湿态摩擦试验用棉织物进行摩擦试验。设置摩擦头向下压力为9 cN，沿100 mm长动程往复摩擦10次后，对棉织物进行沾色等级评定。

2.4 皂洗色牢度

参照GB/T 3921.1—1997《纺织品 色牢度试验耐洗色牢度：试验Ⅰ》的测试方法，将染色仪纶TM针织物裁剪成40 mm×100 mm的试样，试样的正面与同等大小的聚酯贴衬织物接触，背面与标准棉织物贴衬接触，将3块织物沿短边两头缝合，在皂洗浴比为1∶50、 皂洗液质量浓度为5 g/L、温度为40 ℃条件下皂洗30 min后洗涤烘干，评定仪纶TM针织物试样的皂洗色牢度等级。

3 试验结果与分析

3.1 单因子试验结果

3.1.1 保温时间对染色效果的影响

在浴比为1∶30、 pH值为4.0、染色温度为100 ℃、保温时间分别为10、 20、 30、 40和50 min条件下染色，测定不同保温时间对仪纶TM针织物上染率的影响，结果如图3所示。

由图3可以看出，保温时间在30 min以下时，随着保温时间的延长，织物的上染率逐渐增大，而当保温时间大于30 min，随着保温时间的延长，织物的上染率呈缓慢下降的趋势。这是因为分散染料上染仪纶TM针织物主要依靠吸附作用，当保温时间为30～40 min时，染料吸附在织物上的速率与织物上的染料分散到染液中的速率趋于一致，即达到上染动态平衡，此时若继续延长保温时间，则部分已吸附在织物上的染料将逐渐重新分散进入染液中，使上染率减小。因此，确定仪纶TM针织物较适宜的染色保温时间为20～40 min。

图3 保温时间对上染率的影响

3.1.2 染色温度对染色效果的影响

在浴比为1∶30、 pH值为4.0、保温时间为30 min、染色温度分别为85、 90、 95、 100、 105和110 ℃条件下染色，测试不同染色温度对仪纶TM针织物上染率的影响，结果如图4所示。

图4 染色温度对上染率的影响

由图4可以看出，随着染色温度升高，仪纶TM针织物的上染率逐渐增大，当染色温度达100 ℃时，上染率可达90%。此后，随着染色温度的继续升高，织物的上染率逐渐趋于平衡，上染率增大不明显。这是因为染色温度升高，染料分子的动能增大，纤维无定型区内分子链段的运动加剧，孔隙增大，这使得染料分子更易进入孔隙，从而上染率增大。但随着织物的上染率逐渐趋于平衡，继续升高温度也难以提高上染率。据此，确定较适宜的染色温度为90～100 ℃。

3.1.3 染液pH值对染色效果的影响

在浴比为1∶30、染色温度为100 ℃，保温时间为30 min、染液pH值分别为4.0、 4.5、 5.0、 5.5和6.0条件下染色，测试不同染液pH值对仪纶TM针织物上染率的影响，结果如图5所示。

图5 染液pH值对上染率的影响

由图5可以看出，当染液pH值小于7.0时，随着pH值的增大，织物的上染率变化不明显，这表明染液pH值对仪纶TM针织物的上染率影响较小。根据试验结果，pH值为5.0时仪纶TM针织物的上染率较高，这可能与分散染料适宜在弱酸性条件下染色有关，因此，选定较适宜的染液pH值为5.0。

3.1.4 染液浴比对染色效果的影响

在染色温度为100 ℃、保温时间为30 min、染液pH值为5.0、染液浴比分别为1∶10，1∶20，1∶30，1∶40 和1∶50条件下染色 ，测试不同染液浴比对仪纶TM针织物上染率的影响，结果如图6所示。

由图6可以看出，随着浴比的增大，织物的上染率呈不断减小的趋势。但实际染色过程中，由于采用大浴比有利于提升织物的匀染性[2]，而小浴比有利于节约资源和能源，兼顾这两方面的因素，较适宜的浴比一般选择为1∶20、 1∶30或1∶40。

图6 浴比对上染率的影响

3.2 正交试验结果

为进一步优化仪纶TM针织物的染色工艺，根据单因子试验结果，选取染色温度、时间和浴比这3个影响因素，每个因素选取3个水平进行正交试验，染色工艺的因素水平表见表3。

表3 染色工艺因素水平表

水平A染色温度/℃B保温时间/minC浴比190201∶20295301∶303100401∶40

采用L9(34)正交表，以上染率为考察指标进行正交试验结果，并对试验结果进行极差分析，正交试验结果及分析如表4所示。

由表4可以看出，3个因素中染色温度(A)的极差最大、保温时间(B)的次之，浴比(C)的最小，表明染色温度对仪纶TM针织物上染率的影响最大，保温时间的影响次之，浴比的影响较小。经分析，确定仪纶TM针织物的最佳染色工艺为A3B2C1，即染色温度为100 ℃、保温时间为30 min，pH值为5.0、浴比为1∶20。但实际染色过程中，为防止织物染色不均匀，需适当增大染色浴比，为此，将浴比调整至1∶30，即本文最终确定的优选染色工艺参数为染色温度100 ℃、保温时间30 min、 pH值5.0、浴比1∶30。

表4 正交试验结果分析

编号ABC上染率/%190201∶2050.92290301∶3064.76390401∶4056.03495201∶3072.26595301∶4076.19695401∶2086.727100201∶4082.948100301∶2090.299100401∶3088.30k157.2468.7175.98k278.3977.0875.11k387.1877.0271.72R29.94 8.37 4.26

3.3 染色织物的色牢度

根据优选染色工艺参数对仪纶TM针织物进行染色，并测试染色后织物的上染率与色牢度。可得染色后仪纶TM针织物的上染率为90.06%。其干、湿摩擦色牢度等级均为4级，皂洗色牢度等级为4级，由此可知，织物的摩擦色牢度和皂洗色牢度较好，等级均达到4级，符合服用要求。

3.4 织物色差及K/S值测试结果

按照上述优选染色工艺参数对仪纶TM针织物坯布进行染色处理，测试染色后仪纶TM针织物的色差及

K/S值，结果如表5所示。由表5可以看出，经优选染色工艺染色后的仪纶TM针织物的DL、Da、Db及DE的绝对值均小于或约等于0.5，说明仪纶TM针 织物试样与标准样相比色差较小。K/S值用于评价分散染料上染仪纶TM针织物的染色深度，由测试结果可知，仪纶TM针织物的K/S值约为11，而标准样的K/S值约为8，表明仪伦TM针织物试样的染色深度较深，染料与织物结合较充分。

表5 优选染色工艺的仪纶TM针织物色差及K/S值

测试指标DLDaDbDEK/S数值-0.29-0.340.270.5211.22

4 结论

本文采用100%仪纶TM环锭纺纱线，制备仪纶TM针织物，然后采用分散染料在常压条件下对仪纶TM针织物进行染色处理，并通过单因子试验结合正交试验的方法，对染色工艺参数进行优化。试验结果表明，当染料浓度为2%(o.w.f)时，仪纶TM针织物的优选染色工艺参数为染色温度100 ℃、保温时间30 min、染液pH值5.0、浴比1∶30。经该优选染色工艺染色后，获得的仪纶TM针织物的摩擦色牢度和皂洗色牢度均可达到4级，且色差较小，染色深度较深，表明在优选染色工艺参数条件下染色制备的仪纶TM针织物，在织物上染率达90%以上的同时，染料在织物上的吸附牢度也较好，色牢度符合基本的服用要求。

[1] 王江波，张兆谈，罗敏亚.分散染料上染涤纶的研究[J].染整技术，2011，36(1)：21-23.

[2] 王菊生.染整工艺原理(第三册)[M].北京：中国纺织出版社，2001：532-614.

Research on dyeing technology of polyesteramide(Yilun) knitted-fabric

LiuLijia，ZhangPeihua，

CollegeofTextile，DonghuaUniversity，Shanghai/China

The influences of soaking time，dyeing temperature，pH value and bath ratio of dye liquor on polyesteramide(Yilun) knitted-fabric were discussed by experiment，then the optimum parameters of dyeing process were selected through the single-factor experimental method combined with orthogonal experiment method. The experimental results showed that the optimum parameters of dyeing process for Yilun knitted-fabric was 100 ℃ of dyeing temperature，30 min of soaking time，5.0 of pH value，and 1∶30 of bath ratio.

polyesteramide (Yilun)； knitted-fabric； dyeing process； rate of dye-uptake；color fastness