德絨/黏膠混紡針織物的染色工藝探討

李天劍 李 萍 張佩華

1. 上海三槍(集團(tuán))有限公司(中國) 2. 東華大學(xué) 紡織學(xué)院(中國)

德絨(Dralon?)是德國Dralon公司利用干法紡絲技術(shù)生產(chǎn)的一種細(xì)旦、異型聚丙烯腈纖維，其單纖線密度為0.9 dtex，橫截面呈啞鈴型形狀，具有觸感柔軟、蓬松保暖的特性以及良好的物理力學(xué)性能[1]。德絨在紡絲過程中溶劑回收簡單、揮發(fā)少，流程緊湊，較常規(guī)的聚丙烯腈纖維濕法紡絲工藝而言，其碳排放量低，節(jié)能環(huán)保[2-3]。雖然德絨纖維性能優(yōu)良，但價(jià)格較高，與纖維素纖維相比吸濕性較差，因此采用將德絨與吸濕性較好的黏膠纖維混紡，可以優(yōu)勢互補(bǔ)并降低成本，適于針織內(nèi)衣等產(chǎn)品的開發(fā)[4-5]。

本研究選用14.8 tex 德絨/黏膠(50/50)混紡紗編織的緯平針織物為研究對象，采用兩浴兩步法，以陽離子染料上染德絨纖維，活性染料上染黏膠纖維，經(jīng)單因子試驗(yàn)探討了影響德絨/黏膠混紡紗針織物的染色工藝因素，并通過正交試驗(yàn)優(yōu)選染色工藝參數(shù)，為德絨/黏膠混紡針織產(chǎn)品開發(fā)提供參考。

1 試驗(yàn)試樣與測試指標(biāo)

1.1 試樣

試驗(yàn)用織物為14.8 tex德絨/黏膠(50/50)緯平針織物，染色工藝采用前處理、染色、皂洗工藝流程。前處理工藝選取精煉劑1%(相對織物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)o.w.f)、純堿2%(o.w.f)、浴比1∶15，加溫至40 ℃時(shí)入布，以2 ℃/min速率升溫至80 ℃進(jìn)行除油處理，保溫30 min后降至室溫。

采用兩浴兩步法染色，采用陽離子染料上染德絨纖維、活性染料上染黏膠纖維。德絨纖維采用常溫常壓染色，染色工藝為，加入陽離子染料和YZ-2002聚丙烯腈勻染劑，40 ℃入染，以1 ℃/min速率升溫至80 ℃并保溫30 min，再以0.5 ℃/min速率升溫至99 ℃并保溫30 min，然后以0.5 ℃/min速率降溫至60 ℃出機(jī)。黏膠纖維采用恒溫染色，染色工藝為，加入活性染料和元明粉，常溫下入染。元明粉分3次等量加入，10 min后第1次加入元明粉，10 min后再加入元明粉。10 min后加入純堿總量的1/3，然后以1 ℃/min速率升溫至60 ℃，加入純堿總量的2/3并固色60 min，之后以2 ℃/min速率降溫至室溫出機(jī)。

出機(jī)后對織物進(jìn)行皂洗。選用皂液質(zhì)量濃度為2 g/L，皂洗溫度為90 ℃，皂洗時(shí)間為15 min。室溫入布，以2 ℃/min速率升溫至90 ℃并保溫15 min，自然降溫后出布。

1.2 測試指標(biāo)

采用UV-2000型紫外可見分光光度計(jì)，對染色前后染液的吸光度進(jìn)行測試，利用式(1)計(jì)算織物上染率。

(1)

式中：A0——染色前染液的吸光度；

A1——染色后染液的吸光度；

A2——染色皂洗后的吸光度。

對于單一染料染色的織物，染色深度用K/S值表征。選用Datacolor 650型測色儀測試織物不同部位的染色深度，其差值越小勻染性越好，反之越差。采用Datacolour 650型測色配色儀，試樣規(guī)格為4 cm×10 cm，將試樣縫合于黏膠織物和普通聚丙烯腈織物之間，置入溫度為60 ℃的皂液中，經(jīng)機(jī)械攪拌30 min后沖洗并干燥，用灰色樣卡對比，評價(jià)試樣變色等級，測試試樣耐水洗色牢度。采用CHY-65型摩擦色牢度儀和Datacolour 650型測色配色儀，試樣規(guī)格為縱向、橫向各5 cm×20 cm，分別測試試樣縱、橫向的干摩擦色牢度和濕摩擦色牢度，與標(biāo)準(zhǔn)灰色沾色樣卡進(jìn)行對比，評價(jià)試樣變色等級，測試試樣的耐摩擦色牢度。

2 單因子試驗(yàn)與結(jié)果分析

2.1 單因子試驗(yàn)方案

影響德絨纖維染色效果的主要因素包括陽離子染料濃度、勻染劑用量、升溫速率、染液pH值和浴比等。影響?zhàn)つz纖維染色效果的因素包括活性染料濃度、元明粉用量、純堿用量和浴比等。單因子試驗(yàn)方案如表1所示。

表1 單因子染色試驗(yàn)方案

續(xù)表

2.2 影響德絨纖維染色因素分析

2.2.1 陽離子染料濃度

陽離子染料濃度的變化直接影響織物表面顏色深淺效果。圖1所示是陽離子染料濃度與上染率和K/S值的關(guān)系。當(dāng)陽離子染料濃度為2.5%時(shí)，德絨纖維上染率最大。K/S值隨陽離子染料濃度的增加呈上升趨勢，當(dāng)陽離子濃度為3.0%時(shí)K/S值達(dá)最大值。

圖1 陽離子染料濃度與上染率和K/S值關(guān)系

2.2.2 勻染劑用量

YZ-2002聚丙烯腈勻染劑用量與上染率和平均色差的關(guān)系如表2所示。隨著勻染劑用量的增加，上染率先增后減，當(dāng)勻染劑用量為2.00 mL/L時(shí)，上染率達(dá)最大值95.60%。勻染劑直接影響染色后織物的色澤均勻性，試驗(yàn)過程中選取染色后織物的左側(cè)、中部和右側(cè)3個(gè)位置進(jìn)行顏色的對比測試，計(jì)算兩兩位置間的色差值CMC △DE值，CMC △DE值越小說明色差越小、染色效果越均勻。由表2可見，隨著勻染劑用量的變化，平均色差值亦有波動，當(dāng)勻染劑用量為2.00 mL/L時(shí)，織物的平均色差值最小。

表2 勻染劑用量與上染率和平均色差的關(guān)系

2.2.3 染液pH值

乙酸用量變化可改變?nèi)疽簆H值，pH值與上染率和K/S值的關(guān)系如圖2所示。染液pH值對上染率的影響是先增大后趨于平穩(wěn)，且當(dāng)染液pH值為4.0時(shí)，上染率值相對較大。染液pH值對K/S值的影響不大，K/S值總體在7.0左右，表明織物表面顏色深淺變化不大，染色效果較均勻。

圖2 染液pH值與上染率和K/S值關(guān)系

2.2.4 染色溫度

染色溫度與上染率和K/S值的關(guān)系如圖3所示。隨著染色溫度升高上染率逐漸增加，當(dāng)染色溫度為99 ℃時(shí)上染率達(dá)最大值。K/S值變化規(guī)律與上染率的變化規(guī)律相似，亦在染色溫度為99 ℃時(shí)達(dá)最大值，其最大值與最小值的差值為1.2。

圖3 染色溫度與上染率和K/S值的關(guān)系

2.2.5 浴比

浴比與上染率和K/S值的關(guān)系如圖4所示。浴比在1∶10～1∶20之間時(shí)上染率值較大，之后隨浴比的增加上染率逐漸減小。K/S值則隨浴比增加逐漸增大。從實(shí)際生產(chǎn)角度考慮，一般不采用大于1∶20的浴比。

圖4 浴比與上染率和K/S值的關(guān)系

2.3 影響?zhàn)つz纖維染色因素分析

2.3.1 活性染料濃度

活性染料濃度與上染率和K/S值的關(guān)系如圖5所示。隨活性染料濃度的增加，上染率先升后降，當(dāng)活性染料濃度為2.0%(o.w.f)時(shí)上染率達(dá)最大值，但變化幅度不大。K/S值則隨著活性染料濃度的增加而增大。

圖5 活性染料濃度與上染率和K/S值的關(guān)系

2.3.2 元明粉用量

元明粉質(zhì)量濃度與上染率和K/S值的關(guān)系如圖6所示。隨著元明粉質(zhì)量濃度的增加，上染率逐漸增加，但變化幅度較小，且當(dāng)元明粉質(zhì)量濃度為60 g/L時(shí)，上染率達(dá)最大值。K/S值則隨元明粉用量的增加有波動，總體變化幅度不大，且當(dāng)元明粉質(zhì)量濃度為50 g/L時(shí)，K/S值達(dá)峰值。

圖6 元明粉質(zhì)量濃度與上染率和K/S值的關(guān)系

2.3.3 純堿用量

純堿質(zhì)量濃度與上染率和K/S值的關(guān)系如圖7所示。從圖7可見，上染率隨純堿質(zhì)量濃度的增加變化很小，最大值與最小值之間的差值為1.8%。K/S值隨純堿質(zhì)量濃度的增大差異很小，其最大值和最小值之間的差值為0.4。試驗(yàn)過程中測試了皂洗后的固色率，從試驗(yàn)結(jié)果可見，固色率則隨純堿質(zhì)量濃度的改變出現(xiàn)一定幅度的波動，且最大值和最小值的差值為8.0%。

圖7 純堿質(zhì)量濃度與上染率和K/S值及固色率的關(guān)系

2.3.4 浴比

浴比與上染率和K/S值的關(guān)系如圖8所示。上染率隨浴比的增加呈逐漸減小的趨勢，且浴比為1∶10時(shí)上染率達(dá)94.5%，浴比為1∶15時(shí)上染率為92.9%，浴比為1∶20時(shí)上染率為91.9%，一般實(shí)際生產(chǎn)中不采用大于1∶20的浴比。K/S值則隨浴比的增加變化幅度很小，最大值和最小值之間的差值為0.2。

圖8 浴比與上染率和K/S值的關(guān)系

3 正交試驗(yàn)與結(jié)果

3.1 正交試驗(yàn)方案

根據(jù)單因子試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)德絨纖維染色正交試驗(yàn)因素水平如表3所示，黏膠纖維正交試驗(yàn)因素水平如表4所示。選用L9(34)正交表，正交試驗(yàn)方案如表5所示。

表3 德絨纖維染色正交試驗(yàn)

表4 黏膠纖維染色正交試驗(yàn)

表5 正交試驗(yàn)方案

3.2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

以上染率作為試驗(yàn)結(jié)果分析的主要指標(biāo)，上染率越高越好。德絨纖維和黏膠纖維染色正交試驗(yàn)結(jié)果分別如表6和表7所示。

由表6可見，影響德絨纖維上染率因素由大到小依次為：染色溫度、YZ-2002聚丙烯腈勻染劑、pH值，德絨纖維優(yōu)選染色工藝為A2B1C3，即pH值為4.0、YZ-2002聚丙烯腈勻染劑用量為1.33 mL/L、染色溫度為99 ℃。

由表7可見，影響?zhàn)つz纖維上染率因素由大到小依次為：純堿質(zhì)量濃度、元明粉質(zhì)量濃度、浴比，黏膠纖維優(yōu)選染色工藝為A1B2C1，即浴比為1∶10、元明粉質(zhì)量濃度為50 g/L、純堿質(zhì)量濃度為20 g/L。

表6 德絨纖維染色正交試驗(yàn)結(jié)果

表7 黏膠纖維染色正交試驗(yàn)結(jié)果

3.3 優(yōu)選工藝染色效果

采用上述優(yōu)選工藝對14.8 tex德絨/黏膠(50/50)混紡紗針織物染色整理后，測試織物的耐水洗色牢度和耐摩擦色牢度。測試結(jié)果顯示，可以看出，德絨/黏膠混紡紗針織物的耐水洗色牢度在4級以上，耐干摩擦色牢度均為4—5級，說明該織物的耐水洗色牢度、耐干摩擦色牢度較好，而耐濕摩擦色牢度則為3—4級，相對較低，但均滿足使用要求。

4 結(jié)論

——影響德絨纖維染色的主要因素有：陽離子染料濃度、聚丙烯腈勻染劑用量、pH值和染色溫度，且陽離子染料濃度主要影響染色織物的染色深度。影響?zhàn)つz纖維染色的主要因素為元明粉用量、純堿用量和浴比。

——優(yōu)選的德絨纖維染色工藝參數(shù)：X-GRL陽離子紅濃度為2.5%(o.w.f)，YZ-2002聚丙烯腈勻染劑用量為1.33 mL/L、pH值為4，溫度為99 ℃、浴比為1∶15。優(yōu)選的黏膠纖維染色工藝參數(shù)：3BS中溫活性紅濃度為2.5%(o.w.f)、元明粉質(zhì)量濃度50 g/L、純堿質(zhì)量濃度20 g/L、溫度60 ℃、浴比為1∶10。

——該優(yōu)選染色工藝下德絨/黏膠混紡針織物的耐水洗色牢度和耐干摩擦色牢度達(dá)4—5級以上，耐濕摩擦色牢度3—4級。