活性染料在轧染中的应用探讨

2019-09-06徐新超邱鸿响

染整技术 2019年8期

徐新超，邱鸿响

（祥华集团聚祥漂染有限公司，福建石狮 362700）

对染料使用者来说可能熟悉的是最初编入《染料索引》的那些活性染料名称，但现在大多数染料都不按这些名称来命名。如何合理使用这些染料是染色工作者必须面对的问题，每一家染料厂都会有自己的一套色谱，会推荐相应的三原色，但实际上这些资料并不适合工厂的需求。比如，最初国产染料1 套三原色（红3BS，黄3RS，蓝M-2GE）在使用时因其直接性有差异，造成开车后红黄光减少，色光逐渐偏蓝光，直至料槽中染液达到平衡为止，导致生产中织物前后色光不稳定。有人根据生产中各种情况总结了一个开机补充染料的经验公式，但在实际生产中并不完全适用。大多都是技术员根据经验来处理，往往因技术员、操作工、机台、品种、车速等不同造成差异，给生产带来不便。

另外，近年来染料价格的居高不下，给染厂成本控制带来了很大压力。如何合理选用染料，既能保证生产中的色光稳定，又能以最低的成本生产出合格的产品成为染色工作者研究的方向。

1 轧染工艺

活性染料的轧染主要分为以下几种工艺：（1）轧-烘-焙；（2）轧-烘-轧-蒸；（3）轧-蒸。第1种工艺由于染色产品色牢度、色光稳定性较差，已经很少使用。第3 种工艺对染料及助剂有特殊要求，尚未普遍推广应用。目前广泛应用的主要是第2种工艺。本文主要论述轧-烘-轧-蒸工艺如何选用活性染料。

2 活性染料的选择

2.1 直接性

由于活性染料与纤维素纤维主要以共价键结合，还有氢键和范德华力等分子间作用力，所以染料对纤维有很强的直接性。在选用染料时首先要考虑染料的直接性，直接性太高，染料对纤维上染过快，容易在纤维表面堆积，难以向纤维内部移动，造成纤维内外染料浓度差异太大，导致染色不匀；在生产时也会导致初开车颜色偏深。因此，轧染时要选择直接性中等的活性染料[1]。

直接性可以用定性滤纸测试染料的比移值（Rf），Rf值=染料上升的高度/水线上升的高度。Rf值越大表示直接性越低，一般轧染选择Rf值在0.80～1.00的染料为好。几种常见国产活性染料的Rf值见表1。

表1 常见国产活性染料的Rf值

需要注意的是，由于染料中的一些添加剂（消泡剂、增溶剂、防尘剂）和无机盐电解质等均会影响染料的直接性，单个染料的直接性只能作为参考，拼色时判断多只染料的直接性是否一致，必须在同一溶液体系中进行。方法如下：

（1）色层法：把配好的染液用定性滤纸测定染料的爬升能力。如几只染料的爬升高度及速度一致，没有明显分层，则此拼色中的染料配伍性一致。

（2）滤纸滴圈法：把配好的染液滴1～2滴（每滴约0.05 mL）在中速滤纸上，观察染液在滤纸上的渗透及扩散情况，扩散到外圈的染料直接性较低，如果整个渗圈均匀没有分层现象，则直接性相近。

（3）染料浓度对直接性也有一定影响。高浓度直接性低，低浓度直接性高。

2.2 配伍性

活性染料拼色时要求拼色染料的直接性相近，这样在染色时才能保证颜色的稳定性。否则，在轧染初开车时会引起上染率及色光的变化；而且在生产过程中，任何工艺条件的波动都会对上染率及色光造成一定的影响。比如车速变化、蒸汽压力波动、烘燥设备温度不同、液位变化等都会导致染色产品出现边中、落色、阴阳面等质量问题。另外，选用的活性染料反应性、耐碱性差异过大也会导致染液中的各染料在碱性条件下相互排斥或相互吸附而发生凝聚。因此，要求染色时所用的各染料配伍性相近，这样才能保证染色过程中产品质量前后稳定。

2.3 耐碱性

活性染料染色需要在碱性条件下完成固色，因此染料耐碱性的差异会导致色变。单个染料耐碱性测试方法如下：染料10 g/L、盐100 g/L、纯碱20 g/L，搅拌均匀后在水浴锅中于50 ℃保温，每隔10 min 滴一滴在滤纸上，观察有无染料凝聚析出。染料析出所需要的时间越长表示染料耐碱性越好。

染料拼色时由于染料之间的相互作用，所表现出来的耐碱性会有所变化。活性染料拼色时的耐碱性主要表现为耐碱絮凝能力和耐碱水解能力。耐碱絮凝能力：活性染料由于其分子结构中具有可溶性基团，在中性溶液中以离子状态存在，不会出现凝聚和分层现象；在碱性条件下，染料之间的相容性被打破，部分染料会发生凝聚形成色点，比较典型的染料如活性艳兰KNR。耐碱水解能力：活性染料耐碱水解能力表现在2方面，一是耐碱的强度，指耐碱的pH高低；二是耐碱的时间。比如以活性黑5#为主的乙烯砜型活性染料汽蒸时间不宜太长，否则易发生水解。

2.3.1 耐碱强度

在固色液中加入200 g/L 的盐，调整碱质量浓度，其他条件不变，测试织物染色后的颜色深度，结果如表2所示。

表2 耐碱强度测试结果示例

2.3.2 耐碱时间

在固色液中加入200 g/L的盐，pH调整到10～11。在相同条件下浸轧织物，调整汽蒸固色时间，分别测试染色后的颜色深度，结果如表3所示。

表3 耐碱时间测试结果示例

2.3.3 染料相容性

在染液中加入一定量的固色液，搅匀，在50 ℃恒温静置5 min 和20 min 后，在滤纸上滴1～2 滴，观察染料渗圈是否有分层或染料析出，如有则说明染料之间相容性不好。

2.4 提升力

染料的提升力是指在染色时，随染料用量的逐步增加，所染织物的颜色深度相应递增的程度。提升力好的染料，织物的颜色深度随染料用量的增加而增大，染料有较好的染深性。提升力差的染料，染深性差，达到一定颜色深度后，织物颜色深度就不再随染料用量的增加而增大。深色要选提升力高的染料，否则就容易造成染料的极大浪费。

提升力的测试：分别取染料质量浓度为1.0、2.5、5.0、10.0、20.0、40.0、60.0 g/L，按正常工艺打单色梯度样并输入电脑测色仪，得到染色提升力曲线图。染深色时，通过染料的提升力曲线图来了解染料的提升力，从而优选出提升力较高的活性染料。

2.5 敏感性

很多工厂大多会选择红、黄、蓝三原色活性染料组合进行拼色。但三原色最大的问题是敏感色拼色时，由于没有主色，3只染料用量比较接近，一旦有一只染料颜色发生变化，就会导致整个色相变化。对敏感色来说最好用一只主色再拼其他附色为好。比如，利用军绿、棕、灰等多次色染料作为主色使用。但要注意这些颜色大多为染料厂生产使用的拼混染料，选择时要注意检查这些染料是“干拼”产品还是“湿拼”产品。

所谓“湿拼”是染料厂通过技术改革把染料分子结构中的染料母体通过一定的方式连接在一起，从而拼混出多次色染料；或者通过其他技术，让染料充分混合，在染料成品之前进行复配。而“干拼”则是染料厂把染料成品按一定的比例复配混合，其性质跟染厂自己拼色差不多[2]。所以，一定要对这些染料进行把关，具体方法：把染料干粉撒在湿滤纸上观察，“湿拼”染料为一个颜色，“干拼”染料则会有几种颜色成分。敏感色的选取要利用这些“湿拼”多次色染料以提高颜色的稳定性。

2.6 特殊要求

对于有特殊要求的产品，要根据客户的具体要求来选择染料。比如耐晒色牢度、耐氯漂色牢度、耐汗光色牢度等要求，需要使用特殊的染料，染料制造商都有与之相对应的染料品种。这些色牢度跟染料本身的特性有很大关系，但是需要特别指出的是耐摩擦色牢度，尤其是深色耐湿摩擦色牢度跟染料的选择和生产操作都有很大的关系，选择染料时一定要选择力份高、提升力高、固色率高的活性染料组合。通过严格的生产工艺控制生产出符合客户耐摩擦色牢度要求的产品。

2.7 跳灯因素

活性染料分子结构不同，不同染料组合染相同的颜色会出现跳灯现象。客户往往是不接受跳灯的。要通过选择染料来解决跳灯问题，但也一定要遵循以上几条原则。否则，即使解决了跳灯问题，生产时也难以保证产品质量的稳定性。随着生产工艺的改进，很多新型染料被开发出来，替代士林基本不跳灯的活性染料已经开始应用。另外，随着电脑测色的普及应用，这些问题都可以通过电脑测色优选染料来解决。