纯棉不均匀改性方法与活性染料染色工艺

陈晓光，吴穗生

( 广州纺织服装研究院有限公司，广东 广州 510663)

科研与实践

多色混合的纺纱工艺多是在纤维的横向组合中研究，纱线纵向上的色泽变化多是采用了段染技术，在一绞纱线上染两种或以上不同颜色，产品新颖独特，段染纱线织出来的织物的风格得到根本的突破，所以深受广大消费者青睐。多色混合纺纱工艺目前大多使用机械段染的方法。亚蔡整染机械厂生产的YD-5-8八色绞纱段染机适于各种绞纱成衣的彩色条纹分段染色，一次可以染的颜色比较多；无锡市杨佳染整机械有限公司的DL-8色真空绞纱分段染色机适用于腈纶、羊毛、混纺麻、棉、涤纶、尼龙、低弹丝的绞纱分段染色，染料利用率高，对环境污染小，但这类染色工序繁杂，生产成本较高。本文针对此现状，应用自制的阳离子改性剂SS对纯棉绞纱进行改性，阳离子改性剂通过与棉的共价键结合，使棉纤维阳离子化[1-2]，同时调节纯棉坯纱改性部位使棉发生间断的不均匀改性，改性后的纯棉纱线先织造再染色，改性部分与未改性部分对活性染料吸附性不同，染色后呈深浅色，可根据织物风格设计改性段的长短，呈现深段或浅段。传统棉织物阳离子改性是在前处理后进行的，本文是对棉胚纱进行改性后再染整工艺处理，研究了茶皂素前处理工艺[3]。棉纤维进行阳离子改性后，可实现无盐或低盐染色，研究了染色工艺与织物风格的关系[4]。

1 试验

1.1 材料及仪器

纱线：纯棉胚绞纱(自制)。

织物：改性后的纯棉胚织物(自制)。

染化药品：阳离子改性剂SS(自制)，茶皂素(上海金堂轻纺新材料科技有限公司)，精练剂(自制)，NaOH，元明粉，纯碱，皂洗剂，渗透剂，活性2B红(亨斯迈)。

仪器：电脑测色配色仪(美国 HunterLab)，红外染色小样机(佛山市恒星科技)，烘箱(上海一恒科技有限公司)。

1.2 应用工艺

1.2.1 纯棉胚绞纱改性工艺

工艺配方：

阳离子改性剂SS 3 g/L；

渗透剂 1 g/L。

工艺方法：纯棉胚绞纱上部提起，下部在浸液槽，设定浸渍长度，在40 ℃下浸渍3 min，挤干，换其他部分，重复操作。

1.2.2 改性后纯棉织物前处理方法

工艺配方：

茶皂素 2 g/L；

精练剂 2 g/L；

温度 95 ℃；

时间 10～50 min。

1.2.3 织物染色工艺曲线

图1 改性后纯棉胚染色工艺曲线

1.3 测试

K/S值及白度的测定：在测色配色仪上测试，D65光源。

毛效：参照FZ/T 01071-1999 纺织品毛细效应试验方法。

2 结果与讨论

2.1 阳离子改性剂质量浓度的确定

根据产品需要染颜色的深浅，可以通过改变染料的用量或阳离子改性剂的质量浓度来实现，而改变染料的用量比改变助剂的质量浓度相对简单，且染浅色的时候改变染料用量匀染性比较好。故本实验中考虑将阳离子改性剂固定在一定的质量浓度，改变染料的用量以染出深浅不同的产品。

从图2可以看出，K/S值随改性剂质量浓度的增加而急速增加；2 g/L以上时，K/S值增加幅度变慢，3 g/L后基本处于恒定。说明棉纤维上能与改性剂结合的羟基是恒定的，当这些羟基被占据到一定程度后，再增加改性剂质量浓度，改性剂已难进入纤维的更小空隙处，而大空隙处也无相应的羟基与之反应，接枝趋于饱和，上染率基本不变，避免浪费，改性剂的质量浓度定在3 g/L即可。染料用量从0～3%(o.w.f.)变化时，能染出一系列深浅不同的颜色。

图2 阳离子改性剂质量浓度对活性染料染纯棉胚纱K/S值的影响

2.2 改性时间的确定

取一段纯棉胚绞纱浸渍在40 ℃改性剂溶液中，使浸渍部分纱线完全浸透且考虑段长。由图3可以看出，K/S值随改性时间的延长，先急速增加；3 min以后，K/S值增加幅度变缓慢，3 min后染色深度基本处于恒定。这是因为纱线存在有毛细效应，随着时间的延长，改性剂向纤维内部扩散，改性剂质量浓度增加，染色后织物的K/S值会增大。改性时间影响染色深度，一绞纱上因浸渍时间不同，上染深度发生变化，织造后会出现不同深度的段，呈现多色彩的段纺效果。综合考虑生产效率和节约能源，改性时间控制在3 min内即可。

图3 改性时间对活性染料染纯棉胚纱K/S值的影响

2.3 改性温度的确定

图4 改性温度对活性染料染纯棉胚纱K/S值的影响

取一段纯棉胚绞纱浸渍在不同温度的改性剂溶液中，处理3 min。由图4可知，在30～40 ℃范围，改性后织物染色的K/S值升高幅度不大，但随着温度的升高，有利于改性剂吸附并扩散进入纤维内部，同时加速助剂与纤维之间的反应，染色K/S值急剧升高。改性温度升高到40 ℃后对K/S值影响很大。因此，从节约能源、方便操作和实现较好的改性效果综合考虑，将改性溶液温度控制在40 ℃即可。

2.4 前处理工艺的确定

经阳离子改性后的纯棉坯布，一般染色前需要进行前处理，而在常规碱性、双氧水的氧化漂白下会严重破坏阳离子改性剂与纤维素纤维的共价键结合，故本文选用茶皂素对改性后的纯棉坯布进行前处理，茶皂素溶液的pH值在11～12，相对缓和的前处理条件可减少对共价键的破坏。由表1可知，当处理时间到达30 min后, 茶皂素处理改性后的纯棉坯布的白度、毛效及K/S值均能达到传统煮漂一浴工艺处理50 min的效果，而延长处理时间，可增大织物白度，但对共价键的破坏也在增强，导致染色深度降低，因此，综合考虑织物白度、毛效及染色后色深度三个因素，得到茶皂素处理改性后的纯棉坯布的工艺：茶皂素2 g/L，自制精练剂2 g/L，95 ℃，10～50 min。

表1 茶皂素前处理工艺与传统煮漂工艺效果对比

2.5 织物段长的确定

棉胚绞纱可取多个部位进行阳离子改性，可以做出不同段长的产品，根据客户以及市场上反馈回来的消息，认为段长保持在8 cm左右比较合适。一绞纱有三段改性部分段长在8 cm，未改性部分段长不等；或改性部分段长不等，未改性部分段长在8 cm，这样染色后会产生露白，通过织造结构的变化和染整工艺的调整产生不规则的深段和浅段的效果。

本项目中计划生产纯棉、涤棉、棉腈、麻和黏胶5个种类，不同的纱线吸湿性和对助剂的吸附力不同，段长保持一定，需要适当调节纱线浸助剂的长度，以减少纱线的毛细效应对段长的影响，保持染成品的段长在8 cm左右。确定的纱线浸染长度如表2所示。

表2 棉及棉混纺产品胚绞纱改性段长度的确定

2.6 织物风格的确定

本项目的基本原理是利用阳离子助剂对部分段长的纱线进行改性，经改性的纤维对活性染料的结合力明显增强，会优先吸附染浴中的染料，使得改性部分得色较深，从而在一条纱线上实现颜色的深浅变化。根据现有的条件和市场需求我们初步确定了以下几种风格：

(1)长段，染中浅色，底色为白色，实验过程不用加盐加碱；

(2)长段，染深色，底色为白色，实验过程不用加盐加碱；

(3)长段，染深色，底色套同色系浅色，染料用量需在3%(o.w.f.)以上，实验过程需要加盐加碱；

(4)短段，深浅色皆可，底色套同色系浅色；

(5)同一条纱线上，上三段质量浓度不同的助剂，按常规工艺进行染色。

不需要套色织物染色过程中无需加盐加碱，按图1工艺曲线进行染色；

需要套色织物染色过程中加盐加碱，按图5工艺曲线进行染色。

图5 套色织物的染色工艺曲线

3 结论

(1)阳离子改性棉胚纱的最佳工艺：改性剂质量浓度3 g/L，40 ℃条件下进行改性3 min。

(2)茶皂素替代传统煮漂一浴工艺进行前处理，可明显减小碱性、双氧水氧化漂白条件下对阳离子改性剂与纤维素纤维共价键的破坏。

(3)织物风格根据改性后段的长、短及染色方法来确定。

(4)经阳离子改性后，活性染料可在无盐无碱或低盐低碱的条件下染色，具有工艺简单，染色时间短，节约能源，减少污染等优点。

[1] 余逸男，陈水林. 纤维素纤维阳离子改性剂PECH-amine的研制[J]. 纺织学报，2001，23(3)：138-140.

[2] 王华清.SBL-YGX改性棉织物与活性染料无盐碱染色[J].印染助剂，2011，28(6)：46-49.

[3] 王高富，卜竹起，张志君.卜公茶皂素在毛巾织物前处理中的应用[J].染整技术，2012，34(5)：37-38.

[4] 周光勇，刘金华，杨澄宇，顾学平.色媒体改性棉针织坯布无盐无碱活性染料染色[J].印染，2009,35(18)：23-25.