丝光棉针织物的染色工艺及性能探究

棉针织面料具有舒适柔软、吸湿透气等特点，是广泛用于服装面料、装饰和产业用领域的织物。经过液碱丝光后的棉纤维，内部整体结构发生改变，丝光棉针织面料在服用性和悬垂性等方面比普通针织面料好，且表面光洁，染色色泽鲜艳，尺寸稳定性佳，不易起皱，深受消费者青睐。但在实际生产中，对棉针织物直接进行丝光的工艺应用较少，主要是因为棉针织物的形态较机织布难以控制。若直接丝光，易出现折痕、破洞、手感坚硬等现象；丝光不匀，会产生染色色差；丝光过度，容易造成染色擦伤。本文将以提高棉针织物的丝光质量为着眼点，同时进一步探究丝光棉针织布与普通棉针织布在染色性能及色牢度上的差异。

1 实验部分

1.1 材料与设备

材料：纯棉针织布（纱线线密度32，织物克重200 g/m）；碱减量渗透剂TF－107（传化智联股份有限公司提供）；液碱、纯碱及醋酸（均为分析纯）；活性艳蓝KN－R、活性翠兰KN－G、活性黑199（均来自传化智联股份有限公司）。

设备：DLS－6000型红外染色机（苏州丝达乐印染机械有限公司）；AB204－N型电子天平（梅特勒－托利多仪器（上海）公司）；SW－24A（II）型耐洗色牢度试验机（常州第一纺织设备有限公司）；Y（B）571C型色牢度摩擦仪（温州大荣纺织标准仪器有限公司）；Datacolor 650型反射分光光度计（美国Datacolor公司）；ITACH－SU1510型扫描电子显微镜（日本HITACHI公司）；R－3定形烘干机（瑞比染色试机有限公司）。

1.2 棉针织物丝光

1.2.1 TF－107的耐碱稳定性实验

TF－107作为一种碱减量渗透剂，其主要成分为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐。在室温（25 ℃）条件下，将含有1.0%（10 g/L）TF－107的碱液放置0.5 h后，观察漂油情况。漂油量越多，表示其耐碱性越差。

1.2.2 TF－107的耐碱渗透性实验

在一定浓度的液碱水溶液中分别加入0.5%、1.0%（即 5、10 g/L）的TF－107，配制成碱液。在室温（25℃）条件下，使用标准棉帆布，水平放入100 mL配好的碱液中，开始计时，记录完全润湿和沉降的时间，沉降时间越快，表示其渗透性越好。

1.2.3 棉针织物丝光实验

织物在布铗丝光机上处理一般经过 3 个基本过程：浸碱膨胀、膨胀下伸幅、伸幅下水洗。具体工艺为：浸轧碱液（液碱250 g/L，耐碱渗透剂TF－107 5.0 g/L，常温20 ℃）→绷布（在一定张力作用下浸泡20 min）→热水洗（3 道水洗）→中和水洗（50 ℃加醋酸中和水洗）→冷水洗（20 ℃，3 道水洗）→轧水烘干。

1.3 丝光棉针织物染色

1.3.1 丝光/普通棉针织物染色实验

按照相同的染色条件，对丝光棉针织布与普通棉针织布染色，工艺如下。

染料：活性艳蓝KN－R、活性翠兰KN－G、活性黑

199。

深色配方：染料用量2.0%（o.w.f）、织物5.0 g、染色浴比 1∶20、元明粉40 g/L、纯碱20 g/L。

中色配方：染料用量1.0%（o.w.f）、织物5.0 g、染色浴比 1∶20、元明粉20 g/L、纯碱10 g/L。

浅色配方：染料用量0.5%（o.w.f）、织物5.0 g、染色浴比 1∶20、元明粉10 g/L、纯碱5.0 g/L。

染色工艺曲线如图 1 所示。染色结束后，经过 2 道热水洗，1 道冷水洗，150 ℃定形烘干。

同时，在染深色条件下（染料用量2.0%（o.w.f）），对比碱液中加入TF－107的丝光棉针织物与常规丝光棉针织物的布面匀染性。

图1 棉针织物染色工艺曲线

1.3.2 相同得色量的丝光/普通棉针织物染色实验

保持丝光棉针织布染色时染料用量为2.0%（o.w.f），然后通过不断调节普通棉针织布染色染料用量，最终得到相同得色量（

K

/

S

值相同）的两种棉针织物染色布（注：其他配方参数与染色工艺均与1.3.1中相同）。

染色结束后，为了不影响后续染色布面色光及各项牢度测试，需经过 3 道热水洗，1 道冷水洗，充分洗去浮色，150 ℃定形烘干。

1.4 测试

1.4.1 表观形貌测试

取适量丝光棉针织布、普通棉针织布制样，并对其表面镀金。使用SU1510型扫描电子显微镜测试仪对织物进行观测与拍照，得到纤维表面形貌结构图。

1.4.2 毛效测试

将一定规格的丝光棉针织布、普通棉针织布（大小均为30 cm×5 cm）悬挂在支架上，下端浸入水中，液体即沿毛细管上升至一定高度。在一定时间内液体上升能达到的高度即为毛效。

1.4.3 表观颜色特征值测试

测试前，按照使用说明对反射分光光度仪（Datacolor 650）进行调试与校正，之后测量棉针织布的颜色表观深度

K

/

S

值和色差CMCΔ

E

值，每组数值测量 4 次并取平均值。

1.4.4 耐洗性测试

按照GB/T 3921—2008《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度》，分别取得色量相同的丝光棉针织色布与普通棉针织色布进行实验。实验结束后用灰色样卡评价试样耐水洗沾色牢度等级，求平均值。

1.4.5 耐摩擦性测试

根据GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》，使用耐摩擦色牢度实验仪，对得色量相同的丝光棉针织色布、普通棉针织色布做耐摩擦色牢度（干摩擦、湿摩擦）测试。实验结束后用灰色样卡分别评价耐摩擦色牢度等级，取平均值。

1.4.6 耐汗渍性能测试

按照GB/T 3922—2013《纺织品 色牢度试验 耐汗渍色牢度》，对得色量相同的丝光棉针织色布、普通棉针织色布进行耐汗渍性能（酸性、碱性）测试，实验结束后用灰色样卡评价试样的耐汗渍沾色牢度。

2 结果与讨论

2.1 TF－107耐碱稳定性

对比市场同类丝光渗透剂（竞品）与TF－107的耐碱稳定性（两者含固量接近），结果如表 1 所示。由表 1 可以看出，市场同类竞品在300 g/L液碱中，开始出现漂油现象，产品耐碱稳定性变差；而TF－107依旧保持透明、不漂油状态。说明TF－107耐碱稳定性好于市场同类竞品。

表1 TF－107的耐碱稳定性

2.2 耐碱渗透性

对比市场同类丝光渗透剂（竞品）与TF－107的耐碱渗透性，结果如表 2 所示。由表 2 可以看出，在250～300 g/L的NaOH浓度范围内，标准棉布在含TF－107碱液中的润湿时间和沉降时间均快于竞品，说明TF－107的耐碱渗透性好于市场同类竞品。

表2 TF－107的耐碱渗透性 s

注：耐碱渗透性由润湿时间/沉降时间表示，单位为s。

2.3 丝光对棉针织布的影响分析

2.3.1 扫描电子显微镜

利用扫描电子显微镜对丝光棉针织布、普通棉针织布进行表征，得到纤维表面结构图（图 2）。由图 2 可以看出，棉纤维经丝光处理后发生膨化，其直径增大，横截面从原来的扁平状变为椭圆形，同时纵向棉纤维所特有的胞腔及天然捻度减弱或消失，变成了光滑的圆柱状，对光线的漫反射减少，规则反射增加，织物表面光洁显现出丝般光泽。

图2 棉针织布的表面形态

2.3.2 毛效测试

丝光棉针织布、普通棉针织布的毛效测试结果如表3 所示。由表 3 可以看出，丝光棉针织物在 5、15 min的毛效均高于普通棉针织物，说明经过丝光后棉针织物的渗透性提高。

表3 棉针织布的毛效测试对比 cm

2.4 丝光棉针织物染色性能分析

2.4.1 TF－107对棉针织物丝光质量的影响

对比碱液中加入TF－107的丝光棉针织物与常规丝光棉针织物在染料用量同为2%（o.w.f）的条件下的染色性能，结果如表 4 所示。由表 4 可以看出，加入TF－107的丝光织物染色后布面色差值∆

E

较低，说明TF－107可提高棉针织物的丝光质量，布面染色匀染性提高。

表4 TF－107对丝光织物染色性能影响

2.4.2 丝光/普通棉针织物的染色对比

用相同量的活性染料对丝光/普通棉针织物染色，对比染色后布面得色量差异，结果如表 5 所示。由表 5 可以看出，在相同的染色条件下，丝光棉针织物染色后的得色量高于普通棉针织物。这是由于丝光棉纤维的结晶度下降，无定形区增多，而染料对纤维的作用发生在无定形区，所以丝光后纤维的化学反应性能和对染料的吸附性能都有所提高。

2.4.3 相同得色量的丝光/普通棉针织物染色分析

相同得色量的两种丝光/普通棉针织布，其染色所用染料量如表 6 所示。通过表 6 可以看出，在丝光棉针织物和普通棉针织物相同得色量时，普通棉针织物染色所用的染料量是丝光棉针织物的2.2～ 2.5倍，说明棉针织物丝光后染色时可以节约染料的用量。

相同得色量的两种丝光/普通棉针织布的色光值如表7 所示。由表 6、表 7 可以看出，与普通棉针织物相比，活性艳蓝KN－R对丝光棉针织物染色后布面红光、蓝光加强，活性翠兰KN－R染色后布面绿光、蓝光加强，说明敏感色系染料（活性艳蓝、翠兰）对丝光棉针织物染色，布面鲜艳度提高。

表5 丝光/普通棉针织物染色对比

表6 相同得色量的丝光/普通棉针织物染料用量 %（o.w.f）

表7 相同得色量的丝光/普通棉针织物色光值

2.4.4 耐洗性分析

对相同得色量的两种丝光/普通棉针织色布进行耐皂洗色牢度测试，结果如表 8 所示。从表 8 可以看出，丝光棉针织物染色后，与普通棉针织物相比，其耐皂洗色牢度提升。这是由于棉纤维经丝光后，结晶区减少，无定形区增加，以共价键结合的染料增多，共价键具有很强的稳定性，可保持较高的防掉色性能。

表8 丝光/普通棉针织色布的耐皂洗色牢度 级

2.4.5 耐摩擦性分析

对相同得色量的两种丝光/普通棉针织色布进行耐摩擦色牢度测试，结果如表 9 所示。从表 9 可以看出，丝光棉针织物染色后，其耐干、湿摩擦色牢度较普通棉针织物有所提升。这是由于染料深入丝光棉纤维内部，织物表面残留较少（即浮色少），具有较好的摩擦防沾效果。

表9 丝光/普通棉针织色布的耐摩擦色牢度 级

2.4.6 耐汗渍性能分析

对相同得色量的两种丝光/普通棉针织色布进行耐汗渍色牢度测试，结果如表10、表11所示。通过表10、表11可以看出，丝光棉针织物染色后，其耐酸、碱汗渍色牢度提升。这是由于染料与丝光棉纤维间结合的共价键较稳定，不易被酸碱条件所破坏，服用过程中受到汗渍腐蚀影响较小。

表10 丝光/普通棉针织色布耐酸汗渍色牢度 级

表11 丝光/普通棉针织色布耐碱汗渍色牢度 级

3 结论

本文通过探究丝光前后棉针织物的染色性能及色牢度，得出以下结论：（1）TF－107有很好的耐碱稳定性及耐碱渗透性，丝光碱液中加入TF－107可提高棉针织物的丝光均匀性，染色后布面匀染性提高；丝光后织物表面光洁，毛效提高，渗透性增强；（2）在相同的染色条件下，丝光棉针织物染色后的得色量高于普通棉针织物；对比相同得色量的两种丝光/普通棉针织物，丝光棉针织物染色可降低约50%～ 60%的染料使用量，敏感色系染料（活性艳蓝、翠兰）染色布面鲜艳度增加，且耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度及耐汗渍色牢度均有提升。相关研究为实际生产中棉针织物的丝光及染色加工提供了参考。