控制染色升温改善酸性染料配伍性差导致的色花

2022-02-24李宽绪

染整技术 2022年1期

李宽绪

（广东江门市新会德润纺织有限公司，广东江门 529142）

锦/氨弹性针织布具有高弹回复性，是泳装、内衣及运动装等服饰的常用面料。织物染整加工过程中出现布面色花（染色不匀）是客户不能接受的异常，预防染色不匀、提高工厂一次合格率是本实验的研究目的。一般认为锦/氨弹性针织物产生色花的原因主要有：（1）工艺及操作，例如染色时打结、始染温度偏高、升温过快；（2）染缸载布量过大，织物过长；（3）坯布含油量大，水洗不净，布面pH不均匀；（4）染料聚集，配伍性欠佳［1］，染浴pH不合理，匀染剂及用量不当等。本实验讨论锦/氨弹性针织物染色不匀指的是容易产生色花的鲜艳颜色。锦/氨弹性针织物的原料是锦纶和氨纶，锦纶6与锦纶66在分子结构、染色性能上存在一些小的差异，但染整工序相似。锦/氨弹性针织物中锦纶占多数，氨纶被锦纶覆盖，所以锦/氨弹性针织物实际上只是锦纶染色，但是也要考虑到染色不能损害氨纶的弹性和延伸性。弱酸性染料是锦/氨弹性针织物染色应用最多的一类染料［2］。本实验主要讨论配方中酸性染料配伍性不合理引起的织物色花，可以通过改变染色升温工艺进行预防。

1 染料配伍性

染料配伍性指染色配方中的一组染料在染色过程中，纤维对染料的吸收率一致，即染料之间配伍性良好，若其中有的染料吸收提前或延后则被称为配伍性不好。如果拼色时各染料的上染速率相差较大，有的染料上染较快，有的染料上染较慢，在相同的工艺条件下就容易产生色花，并且染色织物色光不稳定。影响配方中酸性染料之间配伍性的主要因素是染料的亲和力及上染速率。亲和力是指染料上染纤维的倾向和能力。亲和力有具体的热力学数值，指染料在纤维上及在染液中的标准化学位。可以这样理解，物体总是从高位能级向低位能级运动，染料也是这样，当其在染液中的化学位高于在纤维上的化学位时，染料被纤维吸附占优势；当两个化学位相等时，上染达到平衡。染料化学位的大小除了取决于染料分子结构外，还与当时染液中的染料质量浓度、温度、pH等因素有关。亲和力并不表示纤维对染料的最大吸附量，最大吸附量用饱和值描述，表示染料在该条件下在纤维上的最大吸附量。饱和值决定了该染料在该条件下能染得的最大深度。亲和力大，染色的色牢度好，但移染性差。

2 实验与讨论

2.1 材料和设备

染化料：酸性染料［昂高化工（中国）有限公司］；防皱剂、释酸剂、匀染剂（广东德美精细化工股份有限公司），固色剂（上海瑞鹰化工有限公司），醋酸（佛山市禅城区友铨化工经营部）。

织物（广东德润纺织有限公司）和染色配方如表1所示。

表1 织物和染色配方

设备：AK-SL300型双液流高压高速染色机（中国台湾亚矶工业股份有限公司），MONFONGS 828 TwinAir8F型拉幅定形机（德国门幅士），Datacolor 800型分光光度计（美国Datacolor，设定光源主灯D65，副灯 TL84）。

紫色和湖蓝这两种鲜艳的颜色采用常用的预防色花工艺（公司内部工艺7程序）。染缸为中国台湾双管300 kg载布量的溢流染色机，为了预防织物在染缸行走圈时偏长导致色花，保守投染180 kg弹性针织物（200 g/m2），是染缸载布量的60%左右。

锦纶纤维染色时，染浴pH是影响其上染速率和上染率的重要工艺参数，也是影响锦纶染色匀染性的关键因素之一。在实验时，（1）染料在锦纶上的初始上染率非常高，容易造成染色不匀［3］，因此设定起染温度为常温（30℃以下），克服始染温度偏高，上染过快导致的色花；（2）染浴pH在7.5左右，常温不加释酸剂，升温到70℃处理10 min，降温到50℃再加释酸剂，释酸剂随着时间的延长、温度的升高释放出酸，染浴pH逐渐降低［4］，第一阶段从常温升温到70℃，这段时间内不加释酸剂，染浴pH保持中性不变，可以克服染浴pH降低过快，弱酸性染料上染过快导致色花；（3）本次实验为了预防色花，高浓匀染剂用量选择3%比较合适。

2.2 旧升温染色工艺

旧升温染色工艺曲线如下所示：

常温时依次加入防皱剂2%、匀染剂3%、染料，首先常温运行5 min，然后以2.0℃/min升温到70℃，保温10 min后以2.0℃/min降温到50℃，加入释酸剂（10 min以内加完），保温10 min，以0.5℃/min升温到60℃保温10 min，以0.5℃/min升温到70℃保温10 min，以0.5℃/min升温到80℃保温10 min，以0.5℃/min升温到98℃保温30 min，以2.0℃/min降温到60℃取样。这样设计的染色工艺，实际出来的两缸布还是有色花疵病存在。

2.3 旧升温染色工艺生产的弹性针织物色差

旧升温染色工艺生产的弹性针织物电脑测试色差结果见表2。以客户确认小样的颜色为标准，排除操作和机器故障，实验1和实验2两缸不同颜色的布面目测明显可见色花，布面上一块一块上染不匀，织物两边偏黄。表2中电脑测试的数据也表明布面色差明显。出现色花的布测试数据每次都有变化，重点关注色花现象。

表2 旧升温染色工艺生产的弹性针织物色差

2.4 新升温染色工艺

锦纶是我国对聚酰胺纤维的商品名称［5］，聚酰胺纤维是由含有重复酰胺键的聚酰胺线性大分子构成的合成纤维。聚酰胺纤维大分子链两端含有氨基和羧基（都是极性基团），在酸性介质中带有正电荷，可用酸性染料染色［6］。当两个或两个以上染料拼色染色时，染料在纤维上会发生对染色位置的竞争，即竞染现象。如果染色配方选用的染料在上染率和亲和力方面差异较大，在不同的染色阶段升温不同，纤维染得的色泽就会大不相同，造成色花。小样选料配方牺牲了染料组合之间的配伍性，标准色样已经确定。为了达到订单要求的颜色效果，在不更换染化料组合的情况下，选择上染曲线和亲和力相似的染色升温工艺，看能否通过调整染色升温速率和路径来解决色花问题。

（1）原先旧升温染色工艺的第一阶段以2.0℃/min升温到70℃保温10 min，调整为以1.0℃/min升温到80℃保温10 min。新工艺此阶段的时间增加35 min。

（2）80℃保温后以2.0℃/min降温到50℃，加入释酸剂（10 min以内加完），然后第二次升温修改为从50℃以0.5℃/min升温到70℃保温10 min。新工艺此段时间减少10 min。

（3）70℃保温后，从0.5℃/min改为1.0℃/min升温到98℃保温30 min，然后降温到60℃取样。此阶段时间对比旧工艺可以节约38 min。

新工艺总时长比旧工艺减少13 min。要特别注意的是本实验专门讨论升温曲线对色花的影响，故把起始染色温度设置在30℃以下，染整厂实际不会设置这么低，0.5℃/min的升温速率在实际生产中使用也是比较少，仅针对特殊容易色花的颜色。新升温染色工艺在常温下依次加入防皱剂、匀染剂、染料，常温运行5 min，以1.0℃/min升温到80℃保温10 min，以2.0℃/min降温到50℃，加入释酸剂保温10 min，再次以0.5℃/min升温到70℃保温10 min，继续以1.0℃/min升温到98℃保温30 min，以2.0℃/min降温到60℃取样。新旧升温染色工艺对比时，染化料及其用量保持不变，其他工序（前处理除油、固色、定形）也都锁定不变。新升温染色工艺曲线如下所示：

2.5 新升温染色工艺生产的弹性针织物色差

新升温染色工艺生产的弹性针织物色差见表3。以客户确认小样的颜色为标准，生产完成后颜色目测上染均匀，布面没有色花（染化料和用量都没有改变，染化料使用同批次）。由表3可以看出，用电脑测试色差也很接近，色光基本一致。以上测试数据和目测都可以看出，新升温染色工艺生产的锦/氨弹性针织物染色均匀，无色花。

表3 新工艺生产弹性针织物的色差

车间按照新升温染色工艺进行生产，后续多次实验生产紫色和湖蓝色这两种特别鲜艳的颜色，染色匀染性良好，说明改变升温曲线和速率可以解决敏感颜色的色花问题。新工艺中，第一阶段升温速率由2℃/min降为1℃/min，可以让染料组合中上染速率快的染料减慢，染料之间的上染速率趋于均衡；第一次保温从70℃提高到80℃，可以使染料组合在没有加释酸剂调节pH促染的情况下，上染率达到比较高位，等到第二阶段加释酸剂降低染浴pH促染时，染料已经大部分上染，竞染现象大大减弱；加上第二阶段设置较慢的升温速度，再加上匀染剂的作用，就可避免色花。

在实际生产过程中，锦/氨弹性针织物的色花往往不是单一的异常原因造成的，可能是几种原因叠加导致。生产要合理选用染料组合，合理设计升温曲线，还要注意匀染剂的合理选用和酸的用量选择，以及前处理除油工艺、水质、机器操作是否正常等。