微波技術在真絲織物活性染料扎染工藝中的應用

陳秀芳， 王 曉， 李慶華

(1.安徽職業技術學院 紡織服裝系，合肥 230011；2.煙臺業林紡織印染有限責任公司，山東 煙臺 264043)

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研究與技術

微波技術在真絲織物活性染料扎染工藝中的應用

陳秀芳1， 王 曉2， 李慶華2

(1.安徽職業技術學院 紡織服裝系，合肥 230011；2.煙臺業林紡織印染有限責任公司，山東 煙臺 264043)

從手工縫扎方法和染料固色方法兩方面探討活性染料對真絲織物的扎染新工藝。首先進行單色扎染，將微波加熱用于活性染料的固色，并通過試驗發現染料利用率隨著微波加熱時間的延長而增加，4 min時利用率可達90%。同時，染料利用率也隨著純堿質量濃度的提高而增加，但從1 g/L到1.5 g/L和2 g/L，利用率增加的程度不大?？椢飻嗔褟娏静蛔?，耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度優良。證明微波加熱固色的可行性、并得到最佳的固色工藝條件后，再將微波加熱固色用于真絲織物的多色扎染，同時結合多種縫扎方法，可極大地豐富扎染的圖案和色彩。

真絲織物；扎染工藝；活性染料；微波技術；斷裂強力；色牢度

扎染起源于秦漢而鼎盛于唐，歷史悠久。中國地域遼闊，每個民族在生活方式、風俗習慣、宗教信仰、文化背景等方面存在不同，形成了中國扎染的多元化發展格局，各民族的扎染工藝在扎染形制和審美情趣上異彩紛呈[1-3]。但總的說來，扎染都是利用針和線對紡織品進行縫扎，使織物在染色過程中實現局部防染，由于染液在防染部位不同程度的滲透，產生暈色、混色效果，形成的圖案色彩和諧，邊沿柔美，加上千變萬化的圖案設計和不拘一格的縫扎技巧，使扎染產品極具個性和藝術魅力。扎染始終是面料設計、服飾設計及染整工藝研究的熱門話題[4-9]。真絲織物柔軟舒適、輕盈飄逸，具有珍珠般美麗的光澤，是高檔成衣和服飾的主要面料，深受消費者的喜愛。對真絲織物進行扎染將進一步開拓真絲織物的潛在市場，滿足服用個性化和時尚化的需求。

在常規的扎染工藝中，將縫扎后的織物進行浸染，染液從升溫到完成染料固色，需1 h左右的時間，多色套染則需要更多的時間，而且染料利用率不高，廢水排放較多。近年來，微波技術在紡織品染整加工中的應用日趨成熟和廣泛，除了烘干外，還可用于織物的前處理、染色、印花和后整理，以均勻、快速、節能、高效和無污染等特點受到科研工作者和企業生產者的關注[10-12]。本文采用微波染色代替浸染，研究真絲織物單色扎染中微波加熱對染料利用率、織物強力和染色牢度的影響，并將微波加熱用于多色扎染，同時結合多種縫扎技法，極大地豐富扎染的圖案和色彩。

1 試 驗

1.1 織物、試劑及儀器

織物：真絲織物(電力紡，市售)。

試劑：活性染料(諾威克隆紅S-B、諾威克隆橙C-3R、諾威克隆青綠GN、汽巴克隆大紅C-6G、汽巴克隆黃F-4G，亨斯邁)，碳酸鈉(分析純，天津市大茂化學試劑廠)。

儀器：WD 700型微波爐(格蘭仕微波爐電器有限公司)，723型可見分光光度計(上海光譜儀器有限公司)，EL-320S型電子天平(常州天之平儀器設備有限公司)，YG 026H-250型電子強力機、YG 751D型恒溫恒濕箱(溫州方圓儀器有限公司)。

1.2 扎染工藝流程和工藝條件

工藝：真絲織物→設計圖案→手工捆扎→冷水浸泡→脫水→注射染液→微波加熱固色→后處理(包括水洗、拆線、皂洗、水洗、烘干、熨平)。

工藝條件：染液中染料質量濃度均為10 g/L，純堿質量濃度分別選擇1、1.5 g/L和2 g/L。一定質量(5 g)的真絲織物以滌綸縫紉線或塑料繩進行捆扎。用針筒吸取5 mL染液(諾威克隆橙C-3R)注射在織物捆扎或非捆扎部位。微波加熱選擇中火，時間分別為1、2、3、4 min和5 min，加熱時織物以塑料薄膜包裹，但不密封。后處理時收集織物的水洗和皂洗液，皂洗條件為皂粉2 g/L，浴比1︰20，90 ℃，3 min。

1.3 測試方法

1.3.1 染料利用率

將后處理時收集的水洗和皂洗液混合并定容至1 000 mL作為染色殘液。取5 mL染色原液定容至1 000 mL后將其稀釋10倍。用分光光度計在最大吸收波長處測定吸光度，按下式計算利用率(E)。

(1)

式中：A0為染色原液定容并稀釋后的吸光度；n為染色原液定容后的稀釋倍數(n=10)；A1為染色殘液的吸光度。

1.3.2 斷裂強力

按GB/T3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定(條樣法)》測定。

1.3.3 耐摩擦色牢度

按GB/T3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》測定。

1.3.4 耐皂洗色牢度

按GB/T3921—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》測定。

2 試驗原理

2.1 微波染色原理

對含有染液的織物進行微波輻射時，由于纖維中的水分子等極性分子的偶極子受到微波高頻電場的作用，發生反復極化并改變排列方向，在分子間發生摩擦，迅速將吸收的微波能量轉變成熱能，使染液和織物升溫。一些染料分子在微波的作用下，也會發生誘導作用而升溫，并獲得較大的動能，同時由于纖維膨化加劇，從而使染料達到快速擴散和固色的目的。

2.2 活性染料對蠶絲固色原理

本文采用的諾威克隆染料(NOVACRON)屬亨斯邁專利的雙活性基團染料，其優點為固色率高，染色重現性高，廢水處理問題少，色牢度優良。該染料主要用于纖維素染色，也可用于蛋白質纖維染色。

蠶絲的結構中含有酸性基團(如羧基、酚羥基)和堿性基團(如氨基)，對活性染料種類的適應性比較強。用活性染料染色時，主要是蠶絲中賴氨酸的末端氨基與染料的活性基發生親核取代和親核加成而形成共價鍵，在堿性條件下蠶絲中酪氨酸的酚羥基也能與活性染料形成共價鍵。雙活性基團的諾威克隆染料在蠶絲上也有較高的上染率和固色率。

3 結果與分析

3.1 單色扎染

純堿質量濃度和微波加熱時間對染色效果的影響如表1所示。

表1 純堿濃度和微波加熱時間對染色效果的影響Tab.1 Influence of microwave heating time and sodium carbonate concentration on the effect of dyeing

3.1.1 染料利用率

從表1可以看出，染料利用率隨著微波加熱時間的延長而增加，1、2 min時染液和織物仍處在升溫過程中，利用率達到70%和80%；4 min時利用率已達90%；再延長加熱時間利用率增加不明顯。同時，染料利用率也隨著純堿質量濃度的提高而增加，但從1 g/L到1.5 g/L和2 g/L，利用率增加的程度并不大?？梢?，微波加熱時間是影響染料利用率的主要因素，純堿質量濃度為次要因素。

3.1.2 織物斷裂強力

在試驗設定的微波加熱時間和純堿質量濃度范圍內，織物強力基本保持不變。干態處理和常態處理(絲纖維回潮率約為9%)時，絲纖維的結構和強力會發生一定程度的變化。但在本文中，織物捆扎后經冷水浸泡后脫水又注射染液，微波加熱時微波電場能量主要集中于液態水并使織物快速升溫，5 min后織物仍含有較多水分，基本不存在由于微波輻射引起的強力變化。

3.1.3 耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度

對含有染液的織物，微波輻射由內到外均勻、透徹，活性染料以共價鍵與纖維結合，比氫鍵、范德華和離子鍵等更牢固。染色后經充分的后處理，織物具有較好的耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度。

3.2 多色扎染

根據單色扎染的試驗結果，選擇諾威克隆紅S-B、諾威克隆橙C-3R、諾威克隆青綠GN、汽巴克隆大紅C-6G、汽巴克隆黃F-4G等活性染料分別配制染液(染料質量濃度為10 g/L、純堿質量濃度2 g/L)，用針筒吸取不同顏色染液分別注射在織物捆扎或非捆扎部位(染液總體積為5 mL)，微波加熱3 min，再進行后處理。這樣可以通過一次微波加熱得到多色扎染的效果。為了豐富其效果，在圖案設計和手工扎制時可采用以下幾種技法，如圖1—圖6所示。

3.2.1 縫扎法

用針線沿預先設計好的圖形輪廓進行平縫，收攏縫線、抽緊，在線的尾端處打結固定。針腳的大小根據織物的厚薄和扎染圖案的精度與風格而定。對于連續或對稱的圖案可采用折疊串縫法，有對折、三折、四折等折法，折疊方式、層數及層數折疊的順序不同都會產生不一樣的防染效果。圖1(a)(b)分別為在織物局部按圖形輪廓進行平縫，以及折疊后平縫的效果。

圖1 縫扎法Fig.1 Sewing method

3.2.2 捆扎法

將織物任意部位揪成塔狀、或聚攏、折疊織物后，用線繩對織物進行捆扎，可形成各種意想不到的抽象圖案。此法方法簡單，效果豐富，最易為初學者所掌握。如圖2所示，其中(a)為從織物中間揪起后分段捆扎、分段注射染液；(b)為將織物分別橫向和豎向對折一次后在不同部位注射染液，形成類似四方連的圖案；(c)為將織物橫向聚攏后分段捆扎、分段注射染液。

圖2 捆扎法Fig.2 Banding method

3.2.3 轉移法

將白色腈綸毛線在活性染料的染液中浸漬后脫水、烘干，再用該腈綸毛線對織物進行捆扎或者將其放在捆扎部位內部，微波加熱時由于活性染料不能上染腈綸而轉移到真絲綢織物上并固著。用有色的腈綸毛線對織物進行捆扎可以形成清晰、連續的輪廓線，如圖3(a)(b)所示；而將有色的腈綸毛線包裹在織物內部可形成局部深濃的色澤，如圖3(c)所示。

3.2.4 打結法

利用織物自身纏結、使染液難以在打結處擴散而形成防染效果。例如，先將織物卷成長條，從中部開始不斷打結，之后在不同的結扣上分別注射紫、綠色染液，固色后效果如圖4所示。

圖3 轉移法Fig.3 Transferring mehtod

圖4 打結法Fig.4 Knotting method

3.2.5 夾扎法

使用兩塊形狀、大小相同的夾板/棒(金屬、木、塑料等材質均可)作為輔助工具，夾在經折疊后的織物的兩側，再捆緊，使夾板處防染，染色后呈現夾物的形狀。如將織物反復對折，最外側墊兩枚硬幣，用木夾固定，再將竹棒夾在折疊好的織物上，以繩捆緊，防止染液滲入竹棒處的織物內，由于折痕處暴露在外，能接觸染液而形成細線條效果，如圖5(a)所示。

同時利用夾扎、捆扎或縫扎等方法形成的連續紋樣如圖5(b)(c)(d)所示。

圖5 夾扎法Fig.5 Binding method

3.2.6 手繪與扎染結合

在一浴多色扎染中注射法難以形成精細圖案效果，可借助手繪來實現。選用本身有增稠作用且對活性染料有一定防染效果的海藻酸鈉，將海藻酸鈉事先制成8 g/L的海藻酸鈉糊，然后用勾線筆蘸海藻酸鈉糊描邊，圖案內涂一層混有藍色染液的海藻酸鈉糊，烘干后在預先扎制圖案的部分注射染液，經固色形成扎染與手繪相結合的效果，如圖6所示。

圖6 手繪與扎染結合Fig.6 Combination of hand painting and tie-dyeing

4 結 論

1)微波加熱用于扎染工藝中的染料固色時，其染料利用率隨著微波加熱時間的延長和純堿質量濃度的提高而增加，織物斷裂強力基本不變，耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度大多可達4級。

2)在扎染工藝中，微波加熱與常規浸染相比的優點是：節約染液用量，縮短升溫和固色時間，提高染料利用率和利用率，減少廢水排放。

3)微波一次加熱就能夠得到多色扎染效果，無需和浸染一樣進行多次套染，而且通過多種扎制技法可極大地豐富扎染的圖案和色彩，也更能體現上述優點。

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Application of microwave technology in tie-dyeing of silk fabric with reactive dyes

CHEN Xiufang1, WANG Xiao2, LI Qinghua2

(1. Department of Textile & Garment Engineering, Anhui Vocational and Technical College, Hefei 230011, China;2.Yantai Yelin Textile and Dye Co., Ltd., Yantai 264043, China)

This paper discussed the new method of tie-dyeing of silk fabric with reactive dyes from two aspects: hand sewing method and dye fixation method. Firstly, microwave technology was applied for the fixation of reactive dyes under single-color tie-dyeing. The experiment results show that the efficiency of dye uptake increased with the prolonged time of microwave radiation, and it could reach 90% at 4 min. It also increased with the enhanced concentration of sodium carbonate, but the degree of change was small in the range of 1～2g/L. The breaking strength of fabric remained unchanged basically. The color fastness to soaping and rubbing was good. This method proves the feasibility of microwave heating and fixation. After the optimum process conditions were obtained, microwave technology was applied to multicolor tie-dyeing of silk fabrics. Meanwhile, the patterns and colors were greatly enriched by combining several ways of tie-dyeing.

silk fabric; tie-dyeing; reactive dyes; microwave technology; breaking strength; color fastness

10.3969/j.issn.1001-7003.2016.11.003

2016-05-12;

2016-10-12

安徽高校自然科學研究項目(KJ2016A385)

TS193.53

A

1001-7003(2016)11-0011-05 引用頁碼: 111103