純棉不均勻改性方法與活性染料染色工藝

陳曉光，吳穗生

( 廣州紡織服裝研究院有限公司，廣東 廣州 510663)

科研與實踐

多色混合的紡紗工藝多是在纖維的橫向組合中研究，紗線縱向上的色澤變化多是采用了段染技術，在一絞紗線上染兩種或以上不同顏色，產品新穎獨特，段染紗線織出來的織物的風格得到根本的突破，所以深受廣大消費者青睞。多色混合紡紗工藝目前大多使用機械段染的方法。亞蔡整染機械廠生產的YD-5-8八色絞紗段染機適于各種絞紗成衣的彩色條紋分段染色，一次可以染的顏色比較多；無錫市楊佳染整機械有限公司的DL-8色真空絞紗分段染色機適用于腈綸、羊毛、混紡麻、棉、滌綸、尼龍、低彈絲的絞紗分段染色，染料利用率高，對環境污染小，但這類染色工序繁雜，生產成本較高。本文針對此現狀，應用自制的陽離子改性劑SS對純棉絞紗進行改性，陽離子改性劑通過與棉的共價鍵結合，使棉纖維陽離子化[1-2]，同時調節純棉坯紗改性部位使棉發生間斷的不均勻改性，改性后的純棉紗線先織造再染色，改性部分與未改性部分對活性染料吸附性不同，染色后呈深淺色，可根據織物風格設計改性段的長短，呈現深段或淺段。傳統棉織物陽離子改性是在前處理后進行的，本文是對棉胚紗進行改性后再染整工藝處理，研究了茶皂素前處理工藝[3]。棉纖維進行陽離子改性后，可實現無鹽或低鹽染色，研究了染色工藝與織物風格的關系[4]。

1 試驗

1.1 材料及儀器

紗線：純棉胚絞紗(自制)。

織物：改性后的純棉胚織物(自制)。

染化藥品：陽離子改性劑SS(自制)，茶皂素(上海金堂輕紡新材料科技有限公司)，精練劑(自制)，NaOH，元明粉，純堿，皂洗劑，滲透劑，活性2B紅(亨斯邁)。

儀器：電腦測色配色儀(美國 HunterLab)，紅外染色小樣機(佛山市恒星科技)，烘箱(上海一恒科技有限公司)。

1.2 應用工藝

1.2.1 純棉胚絞紗改性工藝

工藝配方：

陽離子改性劑SS 3 g/L；

滲透劑 1 g/L。

工藝方法：純棉胚絞紗上部提起，下部在浸液槽，設定浸漬長度，在40 ℃下浸漬3 min，擠干，換其他部分，重復操作。

1.2.2 改性后純棉織物前處理方法

工藝配方：

茶皂素 2 g/L；

精練劑 2 g/L；

溫度 95 ℃；

時間 10～50 min。

1.2.3 織物染色工藝曲線

圖1 改性后純棉胚染色工藝曲線

1.3 測試

K/S值及白度的測定：在測色配色儀上測試，D65光源。

毛效：參照FZ/T 01071-1999 紡織品毛細效應試驗方法。

2 結果與討論

2.1 陽離子改性劑質量濃度的確定

根據產品需要染顏色的深淺，可以通過改變染料的用量或陽離子改性劑的質量濃度來實現，而改變染料的用量比改變助劑的質量濃度相對簡單，且染淺色的時候改變染料用量勻染性比較好。故本實驗中考慮將陽離子改性劑固定在一定的質量濃度，改變染料的用量以染出深淺不同的產品。

從圖2可以看出，K/S值隨改性劑質量濃度的增加而急速增加；2 g/L以上時，K/S值增加幅度變慢，3 g/L后基本處于恒定。說明棉纖維上能與改性劑結合的羥基是恒定的，當這些羥基被占據到一定程度后，再增加改性劑質量濃度，改性劑已難進入纖維的更小空隙處，而大空隙處也無相應的羥基與之反應，接枝趨于飽和，上染率基本不變，避免浪費，改性劑的質量濃度定在3 g/L即可。染料用量從0～3%(o.w.f.)變化時，能染出一系列深淺不同的顏色。

圖2 陽離子改性劑質量濃度對活性染料染純棉胚紗K/S值的影響

2.2 改性時間的確定

取一段純棉胚絞紗浸漬在40 ℃改性劑溶液中，使浸漬部分紗線完全浸透且考慮段長。由圖3可以看出，K/S值隨改性時間的延長，先急速增加；3 min以后，K/S值增加幅度變緩慢，3 min后染色深度基本處于恒定。這是因為紗線存在有毛細效應，隨著時間的延長，改性劑向纖維內部擴散，改性劑質量濃度增加，染色后織物的K/S值會增大。改性時間影響染色深度，一絞紗上因浸漬時間不同，上染深度發生變化，織造后會出現不同深度的段，呈現多色彩的段紡效果。綜合考慮生產效率和節約能源，改性時間控制在3 min內即可。

圖3 改性時間對活性染料染純棉胚紗K/S值的影響

2.3 改性溫度的確定

圖4 改性溫度對活性染料染純棉胚紗K/S值的影響

取一段純棉胚絞紗浸漬在不同溫度的改性劑溶液中，處理3 min。由圖4可知，在30～40 ℃范圍，改性后織物染色的K/S值升高幅度不大，但隨著溫度的升高，有利于改性劑吸附并擴散進入纖維內部，同時加速助劑與纖維之間的反應，染色K/S值急劇升高。改性溫度升高到40 ℃后對K/S值影響很大。因此，從節約能源、方便操作和實現較好的改性效果綜合考慮，將改性溶液溫度控制在40 ℃即可。

2.4 前處理工藝的確定

經陽離子改性后的純棉坯布，一般染色前需要進行前處理，而在常規堿性、雙氧水的氧化漂白下會嚴重破壞陽離子改性劑與纖維素纖維的共價鍵結合，故本文選用茶皂素對改性后的純棉坯布進行前處理，茶皂素溶液的pH值在11～12，相對緩和的前處理條件可減少對共價鍵的破壞。由表1可知，當處理時間到達30 min后, 茶皂素處理改性后的純棉坯布的白度、毛效及K/S值均能達到傳統煮漂一浴工藝處理50 min的效果，而延長處理時間，可增大織物白度，但對共價鍵的破壞也在增強，導致染色深度降低，因此，綜合考慮織物白度、毛效及染色后色深度三個因素，得到茶皂素處理改性后的純棉坯布的工藝：茶皂素2 g/L，自制精練劑2 g/L，95 ℃，10～50 min。

表1 茶皂素前處理工藝與傳統煮漂工藝效果對比

2.5 織物段長的確定

棉胚絞紗可取多個部位進行陽離子改性，可以做出不同段長的產品，根據客戶以及市場上反饋回來的消息，認為段長保持在8 cm左右比較合適。一絞紗有三段改性部分段長在8 cm，未改性部分段長不等；或改性部分段長不等，未改性部分段長在8 cm，這樣染色后會產生露白，通過織造結構的變化和染整工藝的調整產生不規則的深段和淺段的效果。

本項目中計劃生產純棉、滌棉、棉腈、麻和黏膠5個種類，不同的紗線吸濕性和對助劑的吸附力不同，段長保持一定，需要適當調節紗線浸助劑的長度，以減少紗線的毛細效應對段長的影響，保持染成品的段長在8 cm左右。確定的紗線浸染長度如表2所示。

表2 棉及棉混紡產品胚絞紗改性段長度的確定

2.6 織物風格的確定

本項目的基本原理是利用陽離子助劑對部分段長的紗線進行改性，經改性的纖維對活性染料的結合力明顯增強，會優先吸附染浴中的染料，使得改性部分得色較深，從而在一條紗線上實現顏色的深淺變化。根據現有的條件和市場需求我們初步確定了以下幾種風格：

(1)長段，染中淺色，底色為白色，實驗過程不用加鹽加堿；

(2)長段，染深色，底色為白色，實驗過程不用加鹽加堿；

(3)長段，染深色，底色套同色系淺色，染料用量需在3%(o.w.f.)以上，實驗過程需要加鹽加堿；

(4)短段，深淺色皆可，底色套同色系淺色；

(5)同一條紗線上，上三段質量濃度不同的助劑，按常規工藝進行染色。

不需要套色織物染色過程中無需加鹽加堿，按圖1工藝曲線進行染色；

需要套色織物染色過程中加鹽加堿，按圖5工藝曲線進行染色。

圖5 套色織物的染色工藝曲線

3 結論

(1)陽離子改性棉胚紗的最佳工藝：改性劑質量濃度3 g/L，40 ℃條件下進行改性3 min。

(2)茶皂素替代傳統煮漂一浴工藝進行前處理，可明顯減小堿性、雙氧水氧化漂白條件下對陽離子改性劑與纖維素纖維共價鍵的破壞。

(3)織物風格根據改性后段的長、短及染色方法來確定。

(4)經陽離子改性后，活性染料可在無鹽無堿或低鹽低堿的條件下染色，具有工藝簡單，染色時間短，節約能源，減少污染等優點。

[1] 余逸男，陳水林. 纖維素纖維陽離子改性劑PECH-amine的研制[J]. 紡織學報，2001，23(3)：138-140.

[2] 王華清.SBL-YGX改性棉織物與活性染料無鹽堿染色[J].印染助劑，2011，28(6)：46-49.

[3] 王高富，卜竹起，張志君.卜公茶皂素在毛巾織物前處理中的應用[J].染整技術，2012，34(5)：37-38.

[4] 周光勇，劉金華，楊澄宇，顧學平.色媒體改性棉針織坯布無鹽無堿活性染料染色[J].印染，2009,35(18)：23-25.