厚重滌綸毯布的免水洗軋染工藝與顏色指標分析

李 禹，楊海偉，林遙瑤，王宗乾，黃承君

厚重滌綸毯布的免水洗軋染工藝與顏色指標分析

李 禹1，楊海偉1，林遙瑤1，王宗乾1*，黃承君2

(1. 安徽工程大學 紡織服裝學院，安徽 蕪湖 241000；2. 紹興皂樹紡織品有限公司，浙江 紹興 312000）

滌綸毯布免水洗軋染工藝的開發可降低污水排放，符合國家對傳統印染行業節能減排政策的要求。本文采用液體分散染料對厚重滌綸毯布進行免水洗軋染工藝開發，研究增稠劑對染色色漿穩定性能的影響，探究粘合劑、滲透劑、熱熔發色溫度與時間等工藝參數對染色織物顏色指標和色牢度的影響規律。結果表明：增稠劑有助于提升染液的穩定性能；粘合劑對軋染染色牢度的提升沒有幫助，反而降低染色K/S值。染色溫度過高以及焙烘時間過長均對色澤產生不利影響。本實驗優化的軋染工藝具體為：增稠劑0.8 g/L，滲透劑0.1 g/L，185 ℃下發色150 s，染色織物K/S值最高，色牢度及顏色鮮艷度最好。

滌綸厚重織物；免水洗；軋染；液體分散染料；染色性能

滌綸織物具有高強度、耐摩擦、不易變形、快干、低成本等優點，被廣泛應用于服裝、家紡、裝飾用布等領域[1]。其中，厚重滌綸毯布可用于加工地毯、毛毯、毛絨玩具、汽車內飾等產品，近年來市場需求持續旺盛，據統計2018年1～10月我國出口毛毯達到4.65億條，創匯超32.5億美元[2]。

原液著色法加工滌綸毯布不具備性價比優勢[3]，占比極少，染色是獲得有色毯布的重要途徑。當前，對滌綸毯布的染色加工通常采用間歇式的高溫常壓染色、高溫高壓染色工藝，以及連續式的浸軋+熱熔發色、浸軋+汽蒸發色工藝[4]。但上述染色方法均需要消耗大量的水資源，同時需要多組還原堿洗、水洗工序去除毯布表面浮色以提高染色牢度。水資源的消耗是毯布染色加工的重要成本，同時排放有色廢水的處理難度大，費用高。為降低染色加工成本，貫徹實施國家對傳統印染行業提出的節能減排要求，針對滌綸毯布開發免水洗染色新工藝具有重要意義[5]。姜志新[1]采用涂料軋染染色工藝實現了滌綸織帶的免水洗染色，不僅使滌綸織帶獲得了良好的色牢度和染色勻染性，同時該工藝還具有節能減排的優勢。陳細江[6]采用包覆顏料的水性聚氨酯丙烯酸酯復合乳液對超細滌綸織物進行免水洗染色，所得滌綸織物得色深，且色牢度能夠達到4～5級。

盡管已有針對滌綸織物免水洗染色工藝的報道，但上述工藝均以常規輕薄型滌綸織物的染色加工為主，尚未見針對厚重滌綸織物免水洗加工技術的報道，尤其是厚重毯布往往具有蓬松豐滿、拉毛起毛等特殊風格，基于粘合成膜的免水洗染色工藝將破壞毯布的原有風格。

液體分散染料又稱“納米分散染料”，是近年來新開發的生態染料品種，染料粒子的三維尺寸均在100 nm左右，遠小于常規粉體分散染料175 μm的粒徑[7]，在染色過程中具有更高的滲透分散性能，可高效率進入滌綸纖維大分子的空隙，避免在纖維表面的堆積，為獲得免水洗高色度工藝的開發提供了可行性，同時具有色牢度優、生態性等優勢[8-9]。為此，本文采用液體分散染料對厚重滌綸織物進行染色加工，探究染色色漿組分對染色性能的影響規律，優化色漿配制，并進一步優化了浸軋帶液率、熱熔發色溫度、發色時間等因素，以獲得最佳的顏色指標和色牢度。本研究將為厚重滌綸織物染色工藝的開發奠定理論與實踐基礎。

1 實驗部分

1.1 材料、染化料與主要儀器設備

材料：厚重滌綸織物，織物經剪毛拉毛處理，具有獨特的蓬松豐滿手感，織物整體的面密度達到735.0 g/m2，由紹興皂樹紡織科技有限公司提供；織物實樣見圖1所示。

圖1 實驗用厚重滌綸織物實樣：(1)上表面，(2)下表面，(3)橫截面

染化料：液體分散染料(紅4RL)，增稠劑TF-392B（浙江傳化智聯有限公司）；無醛粘合劑DM-5128、非離子滲透劑DM-1230均由無錫惠山德美化工有限公司提供。

儀器：Zetasizer Nano ZSP粒度電位儀（英國馬爾文公司），Datacolor 650 型電腦測色配色儀（美國Datacolor公司），試驗用小軋車（LABTEC公司），熱定型機（北京紡織機械器材研究所），DHG-9053A 型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海索普儀器有限公司），Y-571B 型摩擦牢度儀（溫州方圓儀器有限公司），耐洗色牢度儀（溫州方圓儀器有限公司），FA2104 電子天平（上海舜宇恒平科學儀器有限公司）。

1.2 染色操作

染色整體流程：配制染色色漿→浸軋→預烘→焙烘發色→出布、測試。

其中，色漿配制中液體染料濃度為5 g/L，增稠劑為0.8 g/L，滲透劑為0~0.5 g/L（0、0.1、0.3、0.5四檔可調），粘合劑為0~1.5 g/L（0、0.5、1.0、1.5四檔可調）；

采用二浸二軋工藝，壓輥壓力為0.4MPa，織物的帶液率為60%；

預烘工序選擇在90 ℃下熱風預烘3 min；

焙烘發色溫度選擇在150~200 ℃下發色（150、170、185、200 ℃四檔可調），烘干時間分別為80s~210s（80s、150s、210s三檔可調）。

1.3 測試表征

1.3.1 色漿穩定性能測試

將有無增稠劑的染色色漿稀釋500倍，并置于兩端帶有電極的 U 型毛細管槽中。采用馬爾文Zetasizer Nano ZSP粒度電位儀對色漿的Zeta電位值進行測試，所有測試樣品在室溫條件下進行，并重復三次。

1.3.2 染色毯布的顏色指標測試

采用Datacolor 650型電腦測色配色儀在D65光源、10°視角下測試不同染色毯布樣品的K/S、L、a、b值；各布樣顏色指標測5次，取平均值。

1.3.3 染色毯布均勻性測試

測量染色毯布K/S值，各布樣數據點不少于5個，按公式（1）計算K/S值標準偏差S[10]，依據偏差值判斷勻染性，偏差值越小，勻染性越好。

1.3.4 染色毯布的色牢度測試

參照標準GB/T 3920-2008《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》和GB/T 3921-2008《紡織品色牢度試驗耐洗色牢度》測試染色毯布樣品的干、濕摩擦牢度和水洗色牢度，并完成評級。

2 結果討論與分析

2.1 色漿穩定性能分析

增稠劑有利于軋染染液的穩定，避免了織物的頭尾色差，但增稠劑加入也有可能破壞液體分散染料的分散穩定性。為此本實驗考察了低濃度增稠劑對染液穩定性能的影響。其中，配制液體染料濃度為5 g/L的染色色漿。按照1.3.1所述方法對色漿的穩定性能進行測試，結果見表1見所示；圖2示出了染色織物實樣及K/S曲線。

表1 增稠劑對染液Zeta及染色織物色牢度的影響

圖2 (a) 未加增稠劑和(b)增稠劑0.8g/L染色滌綸毯布實樣照片，(c)未加和加入增稠劑染色滌綸毯布的K/S值曲線

由表1可知，低濃度增稠劑的加入對色漿的Zeta電位值有影響，加入增稠劑后，染色色漿Zeta電位的絕對值增加了11。文獻研究表明Zeta電位越高，分散體系越穩定[11]。說明加入增稠劑有利于提高色漿的穩定性。此外，表1顯示出低濃度的增稠劑可以提高染色滌綸毯布的干濕摩擦和水洗牢度。進一步測試了低濃度增稠劑的加入對滌綸毯布染色深度的影響，結果見圖2所示。其中，加入增稠劑滌綸毯布的顏色深度明顯提高（圖2a和b），其K/S值相比未加增稠劑的顯著增加（圖2c）。增稠劑加入增加了染料分子對織物的吸附，同時提高了色漿穩定性，從而提升了織物染色深度。

2.2 滲透劑對染色性能的影響

預先配制4份染料濃度為5 g/L，增稠劑濃度為0.8 g/L的相同色漿，再分別向4杯色漿中添加4種不同濃度（0、0.1、0.3、0.5 g/L）的滲透劑，各自攪拌均勻后，對滌綸毯布進行浸軋染色。在（180 ℃×150 s）下焙烘發色，完成毯布染色；對4種布樣進行顏色指標測試，并評價其色牢度，結果如表2所示。

表2 不同濃度滲透劑作用毯布的染色性能

由表2可知，滲透劑的用量對色漿染色滌綸毯布的勻染性具有明顯的影響，且隨著滲透劑用量的增加，勻染性逐漸變好，當滲透劑用量為0.1g/L時，勻染性達到最佳；隨著滲透劑用量繼續增加，其勻染性逐漸變差。這主要是因為滲透劑濃度升高使膠束的數目增加，導致膠束之間相互碰撞幾率增大，聚集的可能性增加[12]，從而造成染色不均勻。進一步由表2可知，滲透劑的用量對色漿染色滌綸毯布的K/S值以及干濕摩擦和水洗牢度無明顯影響。因此，本實驗色漿中的滲透劑濃度確定為0.1g/L。

2.3 粘合劑對染色性能的影響

文獻報道粘合劑可增加輕薄滌綸織帶軋染的染色牢度[13]，對此，本實驗也考察了粘合劑對厚重毯布軋染性能的影響規律。采用2.2優化后的色漿組分（滲透劑濃度選擇0.1g/L），配制4份相同色漿；然后向4杯色漿中分別加入0、0.5、1.0、1.5 g/L濃度的粘合劑，攪拌均勻后，在相同工藝下對滌綸毯布進行浸軋染色，測試染色毯布的顏色指標及其色牢度，結果如表3所示。

表3 不同濃度粘合劑作用毯布的染色性能

由表3可知，加入粘合劑對染色滌綸毯布的色牢度無明顯提升作用，但明顯降低了織物的表面顏色深度值。同時，織物手感變硬，表面絨毛蓬松感喪失。尤其是，當粘合劑的用量為1.0和1.5g/L時，相比未加粘合劑的染色滌綸毯布其K/S值分別降低0.43和0.41。這可能是因為粘合劑的加入使染液中的染料小分子發生團聚變為染料顆粒聚集體，進而染料顆粒聚集體發生沉降，從而不利于染料對纖維的上染[14]。雖然粘合劑用量為0.5g/L時的染色滌綸毯布的K/S值與未加入粘合劑的相當，但粘合劑的濃度對色漿的染色均勻性和色牢度（包括干濕摩擦牢度和水洗牢度）幾乎沒有影響。綜上所述，為保證染色滌綸毯布的顏色深度和色牢度，節約化學藥劑，本實驗未向色漿中加入粘合劑。

2.4 焙烘發色工藝參數對顏色指標的影響

采用不同焙烘溫度對染色毯布進行發色，測試了布樣的顏色指標和色牢度，染色布樣的K/S值曲線見圖3所示，其顏色指標和色牢度如表4所示。

圖3 不同發色溫度下染色滌綸毯布的K/S值曲線

由圖3可知，發色溫度對染色滌綸毯布的K/S具有顯著的影響，且隨著發色溫度的增加，滌綸毯布的K/S值逐漸提高，表明發色溫度的增加有助于提升滌綸毯布的顏色深度。表4為不同發色溫度下滌綸毯布的L，a，b值和色牢度。結合圖3，由表4可知，發色溫度的提高使滌綸毯布的L值降低，b值增加；雖然發色溫度的提高增加染色滌綸毯布的K/S值，但是過高的發色溫度（200℃）會導致滌綸毯布的明度降低，出現泛黃現象。進一步由表4可知，發色溫度的提高還有助于干濕摩擦牢度和水洗牢度的提升，且當發色溫度為185℃時，色漿染色滌綸毯布的干濕摩擦和水洗牢度達到最佳。綜上分析，為保證色漿上染滌綸毯布具有較好的染色效果同時具有較高的色牢度，需要選取合適的發色溫度。從節能的角度衡量，確定本實驗的免水洗色漿染色工藝的發色溫度為185℃。

表4 不同發色溫度下滌綸毯布的顏色指標和色牢度

實驗還對比測試了相同發色溫度下（185℃），不同發色時間色漿染色滌綸毯布的顏色指標和色牢度，結果見圖4和表5所示。

表5 不同發色時間作用毯布的顏色指標

圖4 不同發色時間色漿染色滌綸毯布的K/S值曲線

由圖4可知，發色時間的延長會顯著增加色漿染色滌綸毯布的K/S值，表明發色時間的延長也有助于提高色漿上染滌綸毯布的顏色深度。此外，由表5可知，發色時間由80s增加至150s時，色漿染色滌綸織物的L值僅降低1.68，b值不變，表明發色150s后，不會導致色漿染色滌綸織物的明度顯著降低和產生出現泛黃。當發色時間增加至210s時，色漿染色滌綸織物的L值降低了11.6，b值增加了2.33，此時染色滌綸毯布明度顯著降低，出現明顯的泛黃現象。由表5還可得出，隨著發色時間的延長，染色織物的干濕摩擦和水洗牢度得到改善。綜上所述，在未達到一定時間染色滌綸毯布發色不均勻，而到達一定時間后，隨著延長時間，染色織物的表面顏射深度反而降低，布樣伴有泛黃現象產生且色牢度不再提高。因此，實驗中發色時間確定為150 s。

3 結論

（1）低濃度（0.8 g/L）的增稠劑有利于提升色漿穩定性能和染色滌綸毯布的K/S值；粘合劑對染色滌綸毯布的色牢度無明顯提升作用，反而降低了其K/S值；

（2）當色漿中染料、增稠劑、滲透劑的濃度分別為5 g/L、0.8 g/L和0.1 g/L時，并在185 ℃下發色150 s，滌綸毯布可獲得較高的K/S值、干濕摩擦和水洗牢度以及良好的勻染性；

（3）滌綸毯布免水洗軋染工藝，可實現短流程染色，能夠達到節能環保的要求。

[1] 姜志新, 宋金龍, 唐三湘. 滌綸織帶涂料軋染染色工藝[J]. 染料與染色, 2011, 48(5): 25-28.

[2] 蔣家玲. 我國毛毯出口現狀與前景展望[J]. 經濟論壇, 2010, (9): 146-148.

[3] 付少海, 張凱, 孫貴生, 等. 纖維素纖維原液著色技術的研究進展[J]. 紡織導報, 2010, (5): 73-75.

[4] 曹永恒, 龔佳佳, 李世琪, 等. 分散染料染色滌綸織物水洗牢度的提升[J]. 印染, 2015, (23): 38-41.

[5] 曹穎, 何艷芬. 促染劑在滌綸染色中的應用[J]. 染整技術, 2013, 35(7): 32-34.

[6] 陳細江, 丁雷, 劉素素, 等. 水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液在超細滌綸涂料染色中的應用[J]. 印染, 2018, 44(3): 36-39.

[7] 沈衛慶, 項斌, 高建榮, 等. 機械球磨工藝制備超細粒徑分散染料的研究[J]. 染料與染色, 2006, 43(2): 14-17.

[8] 張建國, 趙霞霞, 錢琴芳, 等. 新型液體分散染料的染色工藝[J]. 印染, 2016, 42(12): 26-28.

[9] 吳遠明, 姚繼明. 液體分散靛藍染料的制備及染色性能[J]. 印染, 2014, (6): 20-23.

[10] 王宗乾, 張胡林, 徐晶晶, 等. 氨基蒽醌的重氮化及其對蠶絲素的偶合修飾染色性能[J]. 化工新型材料, 2017, 45(1): 205-207.

[11] 丁磊. 超細包覆分散染料分散體的制備及性能研究[D]. 無錫：江南大學, 2010.

[12] 劉家, 張志良, 凌輝, 等. 影響大紅粉色漿分散穩定性的因素探討[J]. 上海涂料, 2015, 53(2): 9-11.

[13] 任亞坤, 李曉霞, 趙穎. 提高涂料軋染的均勻性和干濕摩擦色牢度的方法[J]. 染整技術, 2015, 37(8): 33-36.

[14] 周乃鋒, 傅偉松, 唐智勇, 等. 基于粒徑分析的分散染料黑漿聚集沉淀[J]. 紡織學報, 2016, 37(4): 80-85.

Pad Dyeing Process without Washing and Color Index Analysis of Heavy Polyester Blanket

LI Yu1, YANG Hai-wei1, LIN Yao-yao1, WANG Zong-qian1, HUANG Cheng-jun2

(1.School of Textile and Garment, Anhui Polytechnic University, Wuhu Anhui 241000, China;2. Shaoxing Zaoshu Textiles Co., Ltd., Shaoxing Zhejiang 312000, China)

The development of pad dyeing process without washing of polyester blanket can achieve zero discharge of sewage, which is in line with the national requirements for energy-saving and emission reduction policies of traditional printing and dyeing industry. The liquid disperse dyes were used to develop the pad dyeing process without washing of heavy polyester blankets in this paper. The effect of thickeners on the stability of dyeing pastes was studied. At the same time, the effects of process parameters such as binder dosage, penetrant dosage, hot-melt color rendering temperature and time on the color index and color fastness of dyed fabrics were investigated. The results show that the thickener helps to improve the stability of the dye solution. However, the binder does not contribute to the improvement of the dyeing fastness of the padding, but reduces the dyeing K/S value. In addition, both too high dyeing temperature and too long baking time have adverse effects on color. After being immersed in dyeing solution, the polyester blanket is baked at 185 ℃ for 150 s can obtain the highest K/S value, the best color fastness and color brilliance.

polyester heavy fabric; free-washing; pad dyeing; liquid disperse dye; dyeing performance

王宗乾（1982-），男，教授，博士，研究方向：生態染整技術及原理.

國家級大學生創新創業計劃項目（201910363031，201710363029），安徽工程大學研究生創新研究項目（2018-15）.

TS193.8

A

2095－414X(2020)04－0009－06