茜草染料對桑蠶絲/羊毛織物的印花性能

許 磊，張 蓉，虞 琳，陶 然，牛建濤

(1.蘇州經貿職業技術學院，江蘇 蘇州 215009； 2.江蘇省絲綢工藝與材料工程技術研究開發中心，江蘇 蘇州 215009； 3.國家絲綢及服裝產品質量監督檢驗中心，江蘇 蘇州 215128； 4.蘇州市纖維檢驗院， 江蘇 蘇州 215128)

天然染料主要來源于植物、礦物、動物或微生物等[1]，色澤自然，但由于其成本較高且其產量、部分性能不如合成染料等因素[2]，使其發展緩慢。在綠色環保的發展理念下，近年來越來越多的研究人員開始關注天然染料的應用[3-5]，將其應用于紡織品的染色[6-8]，也有部分企業對其應用技術進行了產業化的嘗試，但規模總體有限。這些研究及應用主要集中于天然染料的染色領域，對于其在羊毛織物印花上的應用，由于受到天然染料應用工藝及染料種類等影響[9-11]，相關研究還比較少，有必要對其進行研究探討，開發相關技術的新產品。本文主要針對茜草在桑蠶絲/羊毛上的印花加工進行研究探討，以期為今后開發天然環保的毛織物新產品及其產業化應用推廣提供參考。

1 實 驗

1.1 材料及藥品

絲/毛綾(桑蠶絲/羊毛50/50，蘇州新民紡織有限公司)、茜草染料(工業級，常州美勝生物材料有限公司)、海藻酸鈉(分析純，天津市大茂化學試劑廠)、甘油、十二水合硫酸鋁鉀(分析純，國藥集團化學試劑有限公司)、硫酸亞鐵、硫酸銅(分析純，天津市大茂化學試劑廠)，去離子水(國藥集團化學試劑有限公司)。

1.2 儀器及設備

印花篩網(孔徑100 μm，印制圖案尺寸20 cm×25 cm)、YG902C型紫外線透過率測試儀(南通三思機電科技有限公司)、HD-101 A電熱鼓風烘箱(南通宏大實驗儀器有限公司)、RC-CSD多功能試樣汽蒸機(靖江市華夏科技有限公司)、Datacolor 600測色配色系統(德塔顏色商貿(上海)有限公司)、Y571B型耐摩擦色牢度測試儀(南通宏大實驗儀器有限公司)、SW-12A型耐洗色牢度實驗機(南通宏大實驗儀器有限公司)，JA1003 電子天平(溫州市大榮紡織儀器有限公司)。

1.3 試驗方法

1.3.1 印花色漿制備

在200 mL的燒杯中加入18 mL去離子水，茜草染料1 g，攪拌均勻后加入甘油1 g，再加入質量分數為10%的海藻酸鈉糊料80 g，用玻璃棒攪拌均勻待用。

1.3.2 直接一浴法印花工藝

將制備好的印花色漿倒入印花篩網后，刮刀45°往復刮印織物2次，織物在90 ℃烘干，然后105 ℃汽蒸20 min，60 ℃熱水洗凈，晾干織物。

1.3.3 媒染一浴法工藝

將制備好的印花色漿(媒染劑0.5 g，配制色漿時添加)放置于燒杯中攪拌均勻，印花漿料倒入印花篩網后，刮刀45°往復刮印織物2次，織物在90 ℃烘干，然后105 ℃汽蒸20 min，60 ℃熱水洗凈，晾干織物。

1.3.4 前媒印花工藝

織物在浴比1∶50的媒染劑溶液(媒染劑20 g/L)中二浸二軋,軋余率110%，90 ℃烘干。將印花漿料倒入印花篩網后，刮刀45°往復刮印已媒染處理的織物2次，織物在90 ℃烘干，然后105 ℃汽蒸20 min，60 ℃熱水洗凈，晾干織物。

1.3.5 印花后媒工藝

將印花漿料倒入印花篩網后，刮刀45°往復刮印織物2次，織物在90 ℃烘干，然后105 ℃汽蒸20 min。已印花織物在1∶50的媒浴中(媒染劑20 g/L)二浸二軋,軋余率110%，在90 ℃烘干。60 ℃熱水洗凈，晾干織物。

1.4 性能測試

1.4.1K/S值

用Datacolor測色儀測定織物K/S值，采用D65光源、10° 觀察視角，試樣折疊成4 層，不同位置測試4 次，取平均值。

1.4.2 色牢度

參照GB/T 3920—2008 《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》、GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》分別測試織物的耐摩擦色牢度及耐水洗色牢度，按照GB/T 250—2008《紡織品 色牢度試驗 評定變色用灰色樣卡》，GB/T 251—2008《紡織品 色牢度試驗 評定沾色用灰色樣卡》進行評定。

1.4.3 抗菌性能

參照GB/T 20944.3—2008《紡織品 抗菌性能的評價 第3部分：振蕩法》測試。

1.4.4 UPF值

參照GB/T 18830—2009 《紡織品 防紫外線性能的評定》標準測試。

2 結果與討論

2.1 直接一浴法印花對織物性能的影響

天然染料印花中可通過添加媒染劑提高印花上色效果，采用不同的媒染劑也會影響著色性能和印花效果。無媒染劑或分別采用硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋁鉀為媒染劑添加在色漿中進行直接一浴法印花，不同媒染劑對絲/毛綾印花效果影響見表1。

表1 不同媒染劑對一浴法絲/毛綾印花效果的影響

由表1可以看出，未添加媒染劑對印花效果影響較明顯，絲/毛綾的K/S值較低，且耐摩擦色牢度，耐水洗色牢度也稍低于添加媒染劑印花的織物。這主要是由于媒染劑的存在，金屬離子與茜草染料中的羧基、羥基等配位基發生了配位反應[12]，提高了染料的色牢度及色深值。在硫酸亞鐵、硫酸銅及硫酸鋁鉀3種媒染劑中，硫酸亞鐵獲得的K/S值最高，耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度要好于其他媒染劑的應用效果，因此直接一浴法印花工藝選擇硫酸亞鐵為媒染劑較好。

2.2 前媒印花工藝對織物性能的影響

為了進一步探討前媒處理絲/毛綾后的印花性能，選擇硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋁鉀分別作為媒染劑按照1.3.4工藝對織物進行處理，然后進行印花加工，測試不同媒染劑對前媒印花效果的影響。前媒印花工藝對印花效果的影響見表2。

表2 前媒印花工藝對印花效果的影響

由表2可以看出，使用媒染劑前媒處理織物， 印花后織物K/S值最高的是使用硫酸亞鐵作為媒染劑的織物，其干、濕耐摩擦色牢度較好，耐水洗色牢度則要好于硫酸銅和硫酸鋁鉀媒染劑處理的織物。硫酸銅作為媒染劑處理后的織物濕耐摩擦色牢度為2級，耐水洗色牢度僅為1～2級，色牢度較差，因此不適用于茜草染料的前媒印花加工。綜合考慮色深K/S值及耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度的效果，采用前媒印花工藝選擇硫酸亞鐵作為媒染劑效果最好。

77.66 %（73/94）的學員希望醫學雙語教材作為學習資料，其次為期刊雜志（38.30%）和國外原版教材（35.11%）。

2.3 印花后媒工藝對織物性能的影響

印花后媒工藝參照1.3.5對絲/毛凌進行印花加工，選擇硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋁鉀分別作為媒染劑，測試不同媒染劑對印花效果的影響。印花后媒工藝對印花效果的影響見表3。

表3 印花后媒工藝對印花效果的影響

由表3可以看出，硫酸亞鐵在印花后媒工藝加工中K/S值最好，濕耐摩擦色牢度稍差于硫酸銅和硫酸鋁鉀為媒染劑的織物，但耐水洗色牢度要好于硫酸銅及硫酸鋁鉀為媒染劑的織物。因此，印花后媒工藝加工中選擇硫酸亞鐵為媒染劑最好。

由表1～3可發現，硫酸亞鐵是茜草染料印花較適宜的媒染劑，前媒印花工藝使用硫酸亞鐵可獲得較大的K/S值及較好的耐摩擦色牢度、耐水洗色牢度。因此，選擇硫酸亞鐵作為媒染劑，采用前媒印花工藝對絲/毛綾進行印花加工。

2.4 媒染劑用量對印花性能的影響

媒染劑中的金屬離子與茜草染料及纖維中的羥基產生了配位反應，形成配合物[12]，使得染料能更好地上染織物。選擇不同的媒染劑用量在前媒印花工藝中進行測試，具體工藝見1.3.4，茜草染料用量1 g，甘油用量1 g，媒染劑用量對印花效果的影響見表4。

表4 媒染劑用量對印花效果的影響

由表4可以看出，隨著媒染劑用量的增加，印花織物的K/S值也逐漸增加，這是由于金屬離子增加形成了更多的配合物，使得織物的色深值在逐漸增加。媒染劑質量濃度30 g/L時K/S值最好，再增加媒染劑質量濃度，織物K/S值變化不大。在媒染劑質量濃度大于20 g/L時，耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度較好，且K/S值與媒染劑質量濃度30 g/L時相差不大，因此媒染劑質量濃度確定為20 g/L。

2.5 吸濕劑用量對印花性能的影響

印花過程中添加少量的吸濕劑，可以提高印花織物印花后汽蒸時織物上色漿的吸濕性能，有利于染料的上染。前媒印花具體工藝見1.3.4，茜草染料用量1 g，印花中加入甘油作為吸濕劑，測試吸濕劑不同用量條件下的印花效果，吸濕劑用量對印花效果的影響見表5。

表5 吸濕劑用量對印花效果的影響

由表5可以看出，甘油吸濕劑用量逐漸增加，印花織物的K/S值也逐漸增加，在2.0 g時達到最大值，繼續增加用量至5.0 g時，K/S值反而稍有下降。說明甘油在2.0 g時已經有較好的吸濕效果，用量繼續增加時，色漿吸濕性雖然增加，但對染料的上染促進不明顯，過大反而會影響色深值。甘油用量在2.0 g時，絲/毛綾印花后的干、濕耐摩擦色牢度及耐水洗色牢度也較好，因此，甘油吸濕劑用量為2.0 g較適合。

2.6 汽蒸時間對印花性能的影響

表6 汽蒸時間對印花性能的影響

由表6可發現，汽蒸時間為10 min時，織物的K/S值明顯低于20 min以上的數值，且耐水洗色牢度也差半級，說明10 min的汽蒸時間不能使得色漿中的染料充分作用于織物并且固著下來。隨著汽蒸時間的增加，織物K/S值也逐漸增加，但超過30 min后變化趨于平穩，說明30 min汽蒸時間已經可以滿足染料從色漿中轉移至織物的要求，即使再增加汽蒸時間，對染料的轉移影響也不大。汽蒸時間在30 min時，干、濕耐摩擦色牢度及耐水洗色牢度也較好，因此，汽蒸時間為30 min較適宜茜草染料對絲/毛綾的印花加工。

經過以上實驗內容可確定茜草染料對絲/毛綾的印花加工的最優工藝為前媒印花工藝，織物在浴比1∶50的媒染劑溶液(媒染劑20 g/L)中二浸二軋軋余率，在90 ℃烘干。100 g色漿中茜草染料用量1 g，甘油用量2 g，去離子水17 mL，質量分數10%的海藻酸鈉糊料80 g。將印花漿料倒入印花篩網后，刮刀45°往復刮印織物2次，織物在90 ℃烘干，然后105 ℃汽蒸30 min，60 ℃熱水洗凈，晾干織物。

2.7 印花織物功能性測試

茜草染料因其分子中的酚羥基結構，可能對織物的功能性產生一定的影響，按照2.6最優工藝處理織物，和未處理的織物功能性進行比較，測試結果如表7所示。

由表7可看出，未處理的織物不具有抑菌性能，且紫外線防護系數UPF值也較低。但是經過茜草染料印花加工后，印花部位的抑菌率均高于90%，且UPF值可以達到50，說明茜草染料可以賦予織物較好的抑菌性能及防紫外性能，這將有助于相關新產品的開發與設計。

表7 織物功能性對比測試

3 結 論

絲/毛綾采用茜草染料印花具有較好的色牢度及效果，而且能賦予織物一定的功能效果。

①絲/毛綾采用茜草染料進行印花加工時，選擇硫酸亞鐵作為媒染劑，使用印花及前媒工藝效果較好，此時K/S值較大，耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度也較好，均達到3級以上。

②絲/毛綾茜草染料印花時，前媒處理時媒染劑質量濃度為20 g/L，二浸二軋，軋余率110%。100 g色漿中茜草染料用量1 g，甘油用量為2 g，印花后汽蒸時間為30 min。

③茜草染料對織物印花后，可賦予織物較好的抗菌性能，金黃色葡萄球菌抑菌率可達到94%，大腸桿菌抑菌率可達到91%。織物還具有較好的紫外線防護性能，UPF值可達50.0。