苏木红/栀子黄/靛蓝染色天丝水刺非织造布初探

杜秋萍 张会青 张馨儿 王晓均

德州学院 纺织服装学院(中国)

化学染料危害人类健康、污染生态环境，寻求环保染料替代有毒有害化学染料势在必行。植物染料可避免化学染料对人体健康的危害，研究发现，部分植物染料还具有抗紫外线、抑菌、散发芬芳等特殊功能。

与无色水刺非织造布相比，有色水刺非织造布具有更广阔的发展空间，其产品色彩丰富，更能满足消费者的需求。本文主要探讨苏木红/栀子黄/靛蓝染料对天丝水刺非织造布的减法混色法染色工艺。

1 试验方案

1.1 试验材料

苏木：植物染红色系染材之一，用于萃取苏木红染液[1]。苏木红染液中苏木红色素具有活血化瘀、消肿止痛和抗菌等药用价值。

栀子果：植物染黄色系染材之一，用于萃取栀子黄染液。栀子黄染液中的栀子黄色素具有抗菌、抗病毒等作用[2]。

靛蓝泥：植物染蓝色系染材之一，用于调配靛蓝染液[3]45。经靛蓝染色的天丝水刺非织造布具有优良的耐气候牢度及耐热稳定性。

天丝水刺非织造布：以水力射流喷网的方法将天丝纤维网加固成的片状物，面密度为40 g/m2。天丝纤维是以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂，用干或湿法纺丝工艺纺制而成的再生纤维素纤维[4]。

1.2 试验方法

减法混色法染色即拼色，理论上是以品红、黄、青作为减法混色的三原色。本文尝试以苏木红、栀子黄、靛蓝作为减法混色法染色的三原色。按照减法混色法配色关系，采用苏木红、栀子黄、靛蓝3种染液，按不同的体积比配制出包括原色在内的9种染液。减法混色法配色关系如图1所示。

采用配制好的9种染液对天丝水刺非织造布进行染色，根据手感及目测观察结果，比较染色所得天丝水刺非织造布的外观质量，并测试染色所得天丝水刺非织造布的干、湿摩擦色牢度，探讨植物染料对水刺非织造布的染色工艺。

图1 减法混色法配色关系

1.3 媒染剂及媒染方法选择

植物染料与天丝纤维之间的结合力通常来自氢键和范德华力[5]，此结合力较小，因而植物染色天丝水刺非织造布存在色牢度差、得色率低等问题。为了解决这些问题，本文尝试采用媒染方法染色天丝水刺非织造布[6]3。

研究发现，以明矾为媒染剂，能提升用苏木红染色的非织造布的亮度，能将经栀子黄染色的织物的各项色牢度(除日晒牢度)提高1～2级[6]28。据此，本试验采用明矾作为媒染剂。

前媒染法是先用媒染剂对天丝水刺非织造布进行处理，再进行染色。其优点是方便加色，且匀染性较好。在碱性环境中，分别采用前媒染、同媒染及后媒染工艺，使用苏木红染色，所得织物分别呈红色调、紫色调及灰红色调。本文减法混色过程主要采用苏木红染液的红色调，因此采用前媒染法。

2 试验工艺

2.1 苏木红和栀子黄染液萃取工艺

苏木染材与常温清水的质量比约为1∶40，即0.2 kg染材需8.0 kg常温清水，但常温清水的实际加入量要大于理论加入量，因为加热煮沸时有部分水因蒸发而损失。本文苏木红的萃取工艺如下：

将0.2 kg苏木洗净，浸泡于2.0 kg常温清水中6 h后，加入2.3 kg常温清水，加热至沸腾，煮20 min，用滤布过滤得第一遍染液；再加4.3 kg常温清水，加热至沸腾，煮20 min，过滤得第二遍染液，将两次染液混合得约8 L苏木红染液。

栀子果在萃取前需要进行切碎处理，其余萃取过程、相应参数和配制比例与苏木红染液的萃取工艺一致，最后得约8 L栀子黄染液。

2.2 靛蓝染液调配工艺

天然靛蓝色素对纤维素纤维缺乏亲和力，但在碱性溶液中，靛蓝色素经还原剂还原成可溶性的隐色体盐后，对纤维素纤维有较高的亲和力[7]。因此，在靛蓝染液的调配过程中，需要碱剂和还原剂两种助剂。碱剂能使靛蓝泥更好地溶于水，充分释放靛白，使靛蓝染液更具有染着力[3]46。足量的还原剂使靛蓝泥还原成靛白[8]，并保持靛白不被氧化。

2.2.1 靛蓝染液配比

靛蓝泥与水的质量比为1∶20，即0.2 kg靛蓝泥与4.0 kg温水可制得4 L靛蓝染液。靛蓝泥与碱剂的质量比为10∶1，即200 g靛蓝泥配制靛蓝染液需要20 g碱剂。靛蓝泥与还原剂的质量比为50∶1，即200 g靛蓝泥调配靛蓝染液需要4 g还原剂。

2.2.2 靛蓝染液调配工艺

在准备好的干净染缸中加入4 L温水，水温以约50 ℃为宜。将200 g靛蓝泥置入染缸中搅拌1 min，然后加入20 g碱剂搅拌1 min，再加入4 g还原剂搅拌1 min。当染液搅拌均匀后，静置20 min，得4 L靛蓝染液。

靛蓝染液调制成功表现出的3种特征：表面产生铜色金属膜；出现深蓝色泡沫；表面液体开始变绿。

2.3 前媒染工艺

被染物、媒染剂、水的质量比为20∶1∶1 000，即120 g天丝水刺非织造布进行媒染，需要6 g明矾、6.0 kg温水制成媒染液。媒染剂质量浓度为1 g/L。

将6 g明矾加入6 L常温清水中，加热至50 ℃，搅拌均匀至完全溶解，制成媒染液，将120 g天丝水刺非织造布浸在明矾媒染液中进行30 min的媒染。媒染工艺流程如图2所示。

图2 媒染工艺流程

2.4 染色工艺

2.4.1 染液配比参数

根据减法混色法配色关系，配制9种染液，每种染液染12 g天丝水刺非织造布。

苏木红、栀子黄染色过程中，天丝水刺非织造布与染材的质量比为1∶1，即12 g天丝水刺非织造布需要苏木或栀子果萃取出的染液480 mL，其染色配方：

天丝水刺非织造布质量 12 g

浴比 1∶40

染材质量 12 g

靛蓝染色过程中，天丝水刺非织造布与染材的质量比为3∶2，即12 g天丝水刺非织造布需要靛蓝泥配制的靛蓝染液160 mL，其染色配方：

天丝水刺非织造布质量 12 g

浴比 3∶40

染材质量 8 g

不同染色所需染液配比参数如表1所示。

表1 染液配比参数

2.4.2 染色工艺条件

染色温度：苏木红和栀子黄适宜的染色温度为55 ℃及以上，靛蓝染色为冷染。二次色、三次色染液是将3种染液以适当比例混合后获得，靛蓝染液调配时的温度为50 ℃左右，为保证单一变量，减小试验误差，使染液混合均匀，试验温度均选择55 ℃。

在靛蓝染液染色过程中，浸染后的天丝水刺非织造布需要进行氧化处理，为保证单一变量，本文试验的染色过程均含有氧化过程。

2.4.3 染色工艺过程

染色工艺：染液加热至55 ℃后保温；将媒染后的天丝水刺非织造布放入染液中，浸染15 min，于阴凉处自然氧化20 min，洗去浮色；相同条件下再进行第二遍浸染，于阴凉处自然氧化20 min，洗去浮色；相同条件下第三遍浸染完成后，待被染天丝水刺非织造布阴干后，再进行水洗，洗去浮色，最后阴干，完成染色。具体操作流程如图3所示。

图3 染色工艺流程

3 结果与讨论

3.1 外观质量

二次色、三次色染液染色天丝水刺非织造布后呈现不同程度的染花问题。这是因为3种染料在水中的溶解度不同造成3种染液的相容性较差，使得各染液上染与固着到纤维上的速率不相同，导致水洗时洗去浮色的程度不同，从而出现染花问题。

尽管选择合适的染色助剂增加染料的溶解度可促进染料对纤维表面的吸附，提高染料的稳定性，从而改善花色问题，但染色助剂对人体或环境具有潜在危害，这与选择植物染料染色的目的相违背。因此，配制二次色或三次色时，改善染花问题的首选措施是选择溶解度相近的染料来提高染液间的相容性。

3.2 耐摩擦色牢度

按照GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》测试耐摩擦色牢度。

在适宜的光源下，9种有色天丝水刺非织造布的干、湿摩擦色牢度评定结果如表2所示。

表2 摩擦色牢度测试结果

(续表2)

有色天丝水刺非织造布的干、湿摩擦色牢度与所用染液中苏木红、栀子黄、靛蓝染液体积分数的关系如图4所示。

图4 摩擦色牢度与苏木红/栀子黄/靛蓝体积分数的关系

9种有色天丝水刺非织造布干摩擦色牢度的差异较小，湿摩擦色牢度的差异较为明显。

经二次色、三次色染液染色的天丝水刺非织造布的干摩擦色牢度均大于靛蓝染液染色天丝水刺非织造布的干摩擦色牢度，这说明苏木红、栀子黄染液的加入对靛蓝染液染色天丝水刺非织造布干摩擦色牢度的提升有促进作用。

含有栀子黄色素的染液染色天丝水刺非织造布的湿摩擦色牢度均大于不含栀子黄色素染液的染色结果。表明栀子黄色素的加入有利于提高苏木红/靛蓝染液染色的天丝水刺非织造布的湿摩擦色牢度。

栀子黄染液含量不同，苏木红/靛蓝染液染色的天丝水刺非织造布的湿摩擦色牢度提高程度不同，栀子黄色素含量越高，有色天丝水刺非织造布的湿摩擦色牢度越好，但使用栀子黄染液单独染色天丝水刺非织造布的湿摩擦色牢度，不及使用含有栀子黄色素的混合染液染色的天丝水刺非织造布的湿摩擦色牢度。

4 结语

以苏木红/栀子黄/靛蓝为三原色探讨植物染料对天丝水刺非织造布染色的可行性，采用前媒染染色工艺，确定染色工艺过程如下：染液温度为55 ℃，浸染15 min，于阴凉处自然氧化20 min，洗去浮色，相同条件3次浸染后完成染色。结果表明，栀子黄染液含量对色牢度有较大影响。探讨植物染色有利于提高天丝水刺非织造布的附加价值，有助于开拓植物染色天丝水刺非织造产品的市场。