染色防紫外線整理一浴法

呂惠雯，盛春英，賈洪斌，張夢杰2，，周志玲2，，白納納2，

（1.山東省短流程印染新技術(shù)重點實驗室，山東 濱州 256600；2.濱州華紡工程技術(shù)研究院有限公司；3.華紡股份有限公司國家級企業(yè)技術(shù)中心，山東 濱州 256617）

環(huán)境污染導(dǎo)致臭氧濃度降低，臭氧層稀薄，紫外線強度增強，而太陽光中的紫外線可使面料褪色和脆化，并且對人體皮膚造成損傷，如加快皮膚老化速度，灼傷皮膚，產(chǎn)生色斑黑色素，嚴(yán)重時還會引起皮膚癌，嚴(yán)重威脅人類的健康［1-2］。

為了阻擋紫外線對人體的影響，印染行業(yè)不斷推進防紫外線面料的研究。市面上防紫外線助劑層出不窮，作為面料防紫外線的最后一道防線，通常通過后整理賦予織物面料防紫外線功能，但是先染色再后整理的工藝生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)過程繁瑣、生產(chǎn)效率低。為了解決面料的防紫外線后整理工藝過程繁瑣、效率低的問題，采用染色與后整理一浴的方式，在染色過程中賦予織物良好的防紫外線功能。

二氧化鈦具有高折光性和高光活性，具備很強的防紫外線能力，而納米級二氧化鈦由于粒徑小、活性大，既能反射、散射紫外線，又能吸收紫外線，對紫外線有更強的阻隔能力，在紡織領(lǐng)域可用于紫外線遮蔽材料、抗菌材料、熒光材料等。由于納米二氧化鈦一系列的優(yōu)異性能和誘人的應(yīng)用前景，研發(fā)納米二氧化鈦已成為許多科研工作者關(guān)注的焦點［3-5］。本實驗采用納米二氧化鈦分散液與防紫外線整理劑UV-SUN CUT-01 同時對布樣進行防紫外線整理，對比使用效果。

1 實驗

1.1 材料和儀器

織物：C 24×24 72×60；T 75D/72F×T 150D/288F 152×95；T/C 24×24 100×50。試劑：純堿、元明粉、工業(yè)鹽、燒堿、保險粉、納米二氧化鈦分散液（1%），防紫外線整理劑UV-SUN CUT-01（美國亨斯邁），活性染料、分散染料。儀器：ZJDCJ-402S 型低溫磁力攪拌水槽，電子（分析）天平，MMC-60-4 型毛毛蟲連續(xù)式中樣染色機，PMT-350型連續(xù)式壓吸拉幅定形機。

1.2 實驗工藝

1.2.1 浸染

浸染染色、防紫外線整理兩浴法工藝流程：稱染料→化料→浸入布樣→升溫至60 ℃→加入元明粉、純堿攪拌→保溫30 min→水洗→烘干→稱防紫外線助劑→化料→浸入布樣→升溫至60 ℃→加入元明粉、純堿攪拌→保溫30 min→水洗→烘干。染色工藝配方：活性藍(lán)SNE 0.01%（omf），元明粉20 g/L，純堿10 g/L。后整理工藝配方：防紫外線助劑x。

浸染染色、防紫外線整理一浴法工藝流程：稱染料和防紫外線助劑→化料→浸入布樣→升溫至60 ℃→加入元明粉、純堿攪拌→保溫30 min→水洗→烘干→焙烘（160 ℃×3 min）。染色+防紫外線整理工藝配方：活性藍(lán)SNE 0.01%（omf），防紫外線助劑x，元明粉20 g/L，純堿10 g/L。

1.2.2 軋染

軋染染色、防紫外線整理兩浴法工藝流程：稱染料→化料→浸軋布樣（軋余率65%）→80 ℃烘干→過汽固液汽蒸→水洗→烘干→稱防紫外線助劑→化料→浸軋布樣（軋余率65%）→80 ℃烘干→過汽固液汽蒸→水洗→烘干→焙烘（160 ℃×3 min）。染色工藝配方：活性藍(lán)SNE 0.5 g/L，平馬素40.0 g/L。后整理工藝配方：防紫外線助劑x。

軋染染色、防紫外線整理一浴法整理工藝流程：稱染料和防紫外線助劑→化料→浸軋布樣（軋余率65%）→80 ℃烘干→過汽固液汽蒸→水洗→烘干→焙烘（160 ℃×3 min）。染色+防紫外線整理工藝配方：活性藍(lán)SNE 0.5 g/L，平馬素40.0 g/L，防紫外線助劑x。

1.3 測試

防紫外線性能：根據(jù)GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線性能的評定》進行測試。當(dāng)樣品的防護系數(shù)（UPF 值）大于40，且透射率小于5%時，可稱為防紫外線產(chǎn)品。

2 結(jié)果與討論

2.1 純棉布樣測試結(jié)果

2.1.1 浸染

按照浸染防紫外線助劑后整理工藝流程，不加染料，采用不同防紫外線助劑、不同用量整理白色純棉面料，UPF 值如圖1 所示。由圖1 可以看出，在浸染條件下，純棉面料加入防紫外線助劑均可以明顯提高面料的防紫外線效果，且隨著防紫外線助劑用量的提高，純棉面料的UPF 值增大，防紫外線效果越來越好。

浸染染色、防紫外線整理兩浴法整理面料的防紫外線效果見表1。

表1 浸染染色、防紫外線整理兩浴法整理面料的防紫外線效果

為了進一步提高面料整理后的防紫外線效果和耐洗程度，提高防紫外線助劑的用量。由表1 可以看出，添加防紫外助劑整理后，面料的防紫外線效果明顯提高，透射率均小于5.00%，防護系數(shù)達(dá)到50 以上；其中防紫外線整理劑UV-SUN CUT-01 的效果更好，洗后由于面料縮水，單位面積質(zhì)量增大，所以洗后防紫外線效果更好。

按照浸染染色、防紫外線整理一浴法工藝流程，加入不同防紫外線助劑、不同用量整理后，染色面料的UPF 值如圖2 所示。由圖2 可以看出，在浸染染色染浴中同時加入防紫外線助劑后，所得面料的UPF值增大，防紫外線效果有明顯提升。由于面料顏色對防紫外線效果具有提升作用，一定程度上能夠防止紫外線的透過，所以助劑用量較少時，隨著助劑用量的增加，UPF 值基本不變，對防紫外線能力的提升不明顯；防紫外線助劑的用量梯度實驗表明，浸染染色過程中加入2%防紫外線助劑或二氧化鈦分散液即可達(dá)到防紫外線效果且較節(jié)省成本。

經(jīng)過浸染染色、防紫外線一浴整理后，面料顏色呈淺藍(lán)色，顏色均勻，進一步測試防紫外線功能的耐水洗效果，結(jié)果如表2所示。

表2 浸染染色與防紫外線助劑一浴法工藝整理面料的防紫外線效果

由表2 可以看出，浸染染色后，面料的防紫外線效果明顯提高；不加防紫外線助劑的染色面料的防護系數(shù)達(dá)不到要求；加入防紫外線助劑后，面料的透射率降低，UPF 值提高，5 次水洗后，面料的透射率進一步降低，UPF 值仍比不加防紫外線助劑的染色面料更高，所以染色與防紫外線助劑一浴法工藝整理后，面料防紫外線功能的耐水洗效果較好。

2.1.2 軋染

按照軋染防紫外線整理工藝流程，不加染料，采用不同防紫外線助劑、不同用量整理白色純棉面料的UPF 值如圖3 所示。由圖3 可以看出，面料的UPF值提高，防紫外線效果提高，且隨著防紫外線助劑用量的增加，UPF 值增大，即防紫外線性能增強，其中防紫外線整理劑UV-SUN CUT-01 的防紫外線效果比二氧化鈦分散液更好。

經(jīng)過軋染染色、防紫外線整理一浴法或兩浴法工藝流程整理，面料染色均勻，面料的UPF 值如圖4所示。由圖4 可以看出，0.5 g/L 活性藍(lán)軋染染色后，面料的UPF 值約為55，能夠達(dá)到防紫外線的防護系數(shù)要求；軋染染色、防紫外線后整理一浴法工藝中，當(dāng)二氧化鈦分散劑用量達(dá)到100.0 g/L 時，UPF 值提升明顯，而美國亨斯邁研發(fā)的防紫外線整理劑UV-SUN CUT-01 用量為20.0 g/L 即可對UPF 值有較大幅度的提升；軋染染色、防紫外線后整理兩浴法工藝中，隨著二氧化鈦分散液用量的增加，UPF 值略有提升，但隨著防紫外線整理劑UV-SUN CUT-01 用量的增加，UPF 值明顯提高，比一浴法工藝的防紫外線效果稍好。綜合比較，染色、防紫外線后整理一浴法與兩浴法工藝整理面料的UPF 值略有差距，但一浴法工藝能夠達(dá)到防護系數(shù)要求，并且兩種工藝流程對面料的染色效果基本一致，一浴法可以縮短工藝流程，節(jié)省時間與成本，工業(yè)生產(chǎn)中采用一浴法工藝更符合高效、綠色、低成本的要求。

2.2 純滌綸面料及滌/棉面料測試結(jié)果

由于軋染相對于浸染來說用時短，節(jié)省資源，優(yōu)選純棉面料中防紫外線效果較好的防紫外線助劑，采用軋染染色、防紫外線后整理一浴法工藝對純滌綸面料和滌/棉面料進行整理，面料染色均勻，洗前和洗5 次后的UPF 值如表3 所示，兩種面料洗滌前后的線密度變化如表4 所示。由表3 和表4 可以看出，純滌綸面料由于線密度大，本身的防紫外線效果比較好，使用二氧化鈦分散液進行整理后，面料的UPF 值變化不大，防紫外線效果改善不大，防紫外線整理劑UV-SUN CUT-01 用量為50.0 g/L 整理后，面料的UPF值可以達(dá)到空白面料的4 倍左右；滌/棉面料采用二氧化鈦分散液整理后，防紫外線效果提升不大，采用防紫外線整理劑UV-SUN CUT-01 整理后，面料的UPF 值達(dá)到防護系數(shù)要求。對含有滌綸組分的織物，采用防紫外線整理劑UV-SUN CUT-01 經(jīng)軋染染色一浴法工藝處理能夠達(dá)到染色和防紫外線的雙重要求。

表3 一浴法工藝整理純滌綸及滌/棉面料的UPF 值

表4 純滌綸和滌/棉面料洗前和洗5次后經(jīng)向和緯向線密度

3 結(jié)論

（1）純棉面料采用浸染后整理一浴法工藝對防紫外線功能有一定的提升作用，但對于染色布樣，防紫外線助劑用量的增加對防紫外線效果的進一步提升作用不大。

（2）純棉面料采用軋染、防紫外線整理一浴法工藝可以達(dá)到防紫外線效果，且與先染色再后整理的兩浴法工藝的防紫外線效果僅相差5%～10%，采用一浴法工藝可縮短流程，提高生產(chǎn)效率。

（3）染色、防紫外線后整理一浴法工藝適用于純棉、滌/棉及純滌綸面料，適用范圍廣泛。

（4）經(jīng)過二氧化鈦分散液整理的面料有防紫外線效果，但比防紫外線助劑稍差，還需進一步優(yōu)化。