染色过程中如何取得深水效果

染色过程中如何取得深水效果

染色过程中的成像效果是染色工作者最担心的问题之一。深色效应与织物组织结构、纤维性能、染料性能、助剂性能以及染色工艺的制订关系密切。近年来,染整工作者对影响织物深色效果的诸多因素作了广泛研究与实践,取得了一定的成果,然而与实际生产中深色织物的染色要求尚有一定的差距。这些染色手段或者仅仅提高了织物的表观上染率,却影响了色牢度;或是取得了一定的深浓色效果,却影响了染后织物的鲜艳度。总之,在如何取得深色效果与染后织物质量、染化料投入等方面上,存在着顾此失彼的情况。本文拟结合生产实践,对染色过程中如何提高深色效果作一综述。1关于深度效应的基本理论1.1助色乳液的制备该理论认为,物质对不同光的选择吸收就会呈现出各种颜色,物质的颜色是它所吸收光波的补色。染料也是这样,染料的颜色也是它们所吸收光波颜色的补色,是染料对光的吸收特性在人们视觉上产生的反映。在染料分子结构中,存在着对波长380～780nm范围内的发色基团,除此之外,还具有对发色基团起促进作用的助色基团,如—NH2、—NR2等。发色基团和助色基团协同作用,使染料对光波产生了选择性的吸收。而当结构中某些基团产生有利于染料的发色时,染料对光波的吸收便向增加波长的方向进行。发色理论把这种能增加吸收波长的效应称做深色效应。这种理论对研究开发深色染料帮助较大。例如,尼龙及醋纤织物上取得深色效果不太理想,一般只能染浅中色。传统工艺中采用酸性及分散染料染色,为得到深浓色,只是在增加染料用量上下功夫,效果不太明显,并且染料浪费量很大。国外有报道使用三唑分散染料对尼龙纤维染色,增深作用明显,并且染后织物具有较高的耐洗日晒牢度。其主要方法是将染料结构用硫甲基(CH3S—)取代了三唑环上的氢原子,使这种染料对光波的吸收向长波方向移动,从而产生了深色效应,在不追加染料用量的前提下,就能取得比原有染料更深的染色效果。1.2k/s值的计算这是现在应用较多的评价染后织物色泽深度的方法。一般是在有色物体的反射或透射光谱的最大吸收波长(λmax)处算出K/S值(Kabe1Kamunk函数值),以该值来表示色泽的相对深浅。K/S越大,表示表面反射越强,色泽越淡。这种理论的指导下,通过染后对织物的后整理技术,改变染后织物表面的微观结果,使之对光波产生一定的漫反射,从而取得深色效果。1.3对染料量和投入染浴量的比率染色理论认为,要使染色对象取得深色效果,关键是提高染料对织物的上染率。上染率是指上染到织物上的染料量和投入染浴中的染料量的比率。由于这种对取得深色效果评价手段十分明确,反映结果明显,所以在染色过程中总是作为染色工作首要考虑的问题之一。一些深色研究及深浓色染色大多是从提高织物上染率上着手的,对实际生产具有指导意义。2染色方法的选择对棉织物等上染比较容易的纤维,只要工艺条件合理,染料选择正确,一般染中深色没有技术上的问题,而一些要求比较高的涤纶及尼龙织物,一般较难取得深色效果,如特黑涤纶等,就需要用特殊的染色方法染得深浓色。我们曾在嘉兴王江泾某印染厂调研,在涤/棉织物深色染色中,主要是靠大量投入染料取得深色效果,而这种靠增加染料用量的方法深色,其质量问题可想而知。现对传统深色织物染色手段归结如下:2.1染色温度对织物上染率的影响提高染色温度,可使纤维结构膨化,并使染料分子运动功能加快,增加染料向纤维扩散的机会。所以在染深色时,我们总是想尽办法提高染色温度,以提高上染率。然而片面提高染色温度可能影响染色织物的强力,并且还可能造成某些染料的高温色变或水解;化纤染色中还可能产生高温聚集物,产生色点等病疵;某些染料随着上染温度的升高反而使上染率有所下降,即解吸现象;提高染色温度对染色设备也提出了较高的要求。因而提高染温对提高上染率的做法不太科学。2.2染料用量的影响有的工厂为染深浓色织物,大多采用增加染料用量的办法取得深色。如染色操作工人在染后经核样后,发现色泽不深,便再次追加染料用量,然而最终效果并不理想。相反由于染料耗用量巨大,对染色污水的处理难度加大,有时即使染得深色效果,但染后织物的色牢度相当差,这是因为这种染色仅仅只是增加了织物的表观不染率。市场上有些深色织物的服装一下水便发生褪色的现象,大多是这种原因引起的,这在技术力量薄弱的印染厂尤为明显。2.3通过促染剂生产的方法活性染料、直接染料上染过程中常加入如NaCl、Na2SO4等电解质起促染作用,酸性染料染色中加入冰醋酸HAC、H2SO4等起促染作用,这些方法在一定程度上可提高织物的上染速率和上染率。然而,深色染色中由于染料用量相对较大,故通常促染剂的加入也是较多的。然而电解质的过多加入,不但使染后织物的鲜艳度降低,并且由于电解质用量过多,还可能造成染料的凝聚等,产生质量问题,所以即使染料用量较大,实际染色中对促染剂的用量还是有一定的比例的。3其他重要的染色效果方法3.1从染色织物的预处理开始有效提高上染率是取得深色效果的手段之一,而上染率的提高又和纤维对染料的亲和力、织物组织结构、表面情况等密切相关。3.1.1染料分子的作用前处理充分,织物润湿性好,毛细管效应大,染料分子对染物的扩散能力就有可能增加,从而提高上染率。所以加强对被染物的除杂、除污处理,可达到上述目的。3.1.2棉纺材料的丝绸处理经丝光处理后的棉织物,其对染料吸附能力明显提高,比未经丝光的处理的棉织物,更能取得中深色效果,并且表面光泽改善。3.1.3黑色的分散染料涤纶大分子结晶度高,纤维结构紧密,折射率和表面反射率均高,纤维表面平滑,对光以镜面反射为主,用分散染料染得黑色后,因为有大量的反射光由织物表面以白色光进入人的视线,所以深黑色较难获得。经碱减量处理后,使涤纶原来光滑的表面变成粗糙表面,形成凹凸不规则反射层,也就是我们常说的“刻蚀”效应,而产生一定的深色效果,并且经减量处理后织物活动自由度增加,染料的附力有所上升。3.1.4提高上染率及色泽深度等离子体技术是属于在织物表面进行处理的方法,是属于现代染色技术的干洗物理加工。例如,经等离体处理的涤纶纤维再经接枝聚合后,在纤维表面形成低折射率的薄膜,可明显提高上染率及色泽深度;又如对于难染色的亚麻织物用等离子体处理后,织物毛细效应是未处理的1～1.5倍,对染料吸附量大大增加,易染得深浓色,深色效果明显。3.1.5超声波处理的机理超声波是人耳听觉无法感知的振动波,正常频率在2×104～2×109Hz的声波叫超声波,而频率大于109Hz的称为特超声波或微波超声波。织物染前经超声波技术处理后,纤维集中程度有一定的松散,使纤维内部的比表面积增大,从而增加了纤维对染料的吸附量,提高了织物的上染率,能取得中深色效果。经研究,这种技术对具有鳞片层的羊毛纤维及表面结构紧密的麻织物效果明显。3.2多集并解释纤维的接枝与改性是染色工作者研究较多的课题之一。一些上染率极低,只能染浅色的纤维,经接枝或改性处理后,上染率明显提高,能染得中深色的色泽。3.2.1通过改性进行染色对纤维素纤维的改性包括物理改性和化学处理,以化学改性为主,改性过程可以在染前或染后进行,经改性后的纤维素纤维可大大增加对活性染料、直接染料等阴离子染料的吸附能力。改性一般是通过对纤维作胺化或季铵化处理,在纤维素大分子上引入对具有阴离子基团的染料有亲合力的—NH2或季铵基;另外,这些活性基的引入还可改善活性染料的固色率。3.2.2水中溶胀织物Lyocell纤维是以木浆为原料并用溶纺生产加工的人造丝。由于纤维易原纤化,在水中易于溶胀,织物湿态下结构紧密且僵硬,一般以浅中色为主。采用诸如丙烯酸酯类等化合物接枝处理后,一方面由于引入了极性基团,另一方面接枝后的纤维原纤化程度降低,使其对活性染料及直接染料的上染率明显增加,可染得中深色色泽。3.2.3利用季铵基改性麻纤维经阳离子化改性的苎麻织物,改变了染料对苎麻纤维的上染机理,由依靠范德华力及氢键结合方式转变为依靠静电引力结合为主,染色亲和力大大提高。活性染料分子中的部分反应基团还能和亚麻纤维上的羟基形成共价键结合。多种键合形式的出现,使其上染率及固色率增加。经研究发现,以季铵基改性后的苎麻纤维,在相同染料用量下,经改性的苎麻织物表面得色深度(K/S值)增加50%～468%,一般为100%～200%;所以在染相同深度时,经阳离子改性的纤维可节约染料用量30%～90%,因此这是一种较有前途的改性染色技术。3.3从染色试剂开始3.3.1氯化稀土处理涤纶针织物的优点稀土元素是指原子序数为57～71的15个元素与地质矿物钪(SC)与钇(Y)共17个元素。在染色中一般以稀土氯化物或混合物作为染色助剂,在前几年曾被染色工作者广泛研究,并取得了相应的成果。麻类织物染色困难,经氯化稀土处理后,纤维无定形区增加,手感蓬松,并且稀土还能与活性染料分子作用形成有色混合物,使染料溶液增深;另外,稀土与麻纤维作用后增加了活性基团,使之在染色过程中起桥梁作用,可提高活性染料的上染率,从而取得深色效果。经针织染色厂实验证明,在分散染料浓度为3%,稀土用量为0.4%时,pH值在6左右,染色温度130℃,保温时间30min,部分分散染料在涤纶针织物上的增深等级可提高0.5～2级。另外,在植物染料被不断采用的今天,如何提高植物染料的染色牢度及提高植物染料的上染率也是我们考虑的问题之一。林细姣等研究认为,采用混合氧化稀土、高铜氧化稀土,以植物染料对苎麻织物等染色,上染率及染色牢度改善明显。3.3.2增深剂为提高染色增深效果,目前市场有专用的增深助剂。如国产增深剂P、日本化药Kayadeeper1003等。这类增深剂如果与染料同时使用,一般均可能产生染色病疵,通常在后整理焙烘中使用为多,其增深原理主要是改变整理后织物的表面反射强度为主,并以在合纤上应用为多。如涤纶特黑色染后可采用增深剂(增添树脂)处理,由于它对涤纶织物吸附量大,能在纤维表面形成沉积,焙烘后使织物表面产生凹凸不平的漫反射效应,黑度有所提高。3.3.3染色剂的应用通常采用有机硅、聚氨脂类树脂,这类化合物的折光率低于涤纶,所以可大大降低涤纶织物表面折光率,使颜色更浓。染整加工方法为:将染色后的织物浸轧树脂化合物,然后焙烘使其在表面形成低折射率的反射层,经测定织物深度指数可提高30%～40%左右。市场专用的染色增深助剂的增深原理基本也是这样。另外,针对涤纶纤维分子结构紧密的特点,打破传统或者高温高压染色,或者用有毒性的载体染色的方法,采用类似于稀土的安全型涤纶染色助剂,如高效助染剂P等,由于助染剂分子