皮革染色增深增艳的原理与方法

皮革染色增深增艳的原理与方法

不仅可以满足一定的美学要求，还可以增加产品的颜色，增加成品的附加价值。最好是用轻皮和厚皮染色。另外,就目前的轻革制作来说,重染轻涂是趋势,并且黑色革在我国仍占有很大比例。皮革的黑色色调不尽相同,但越深越好,如此一来皮革染色的增深增艳就显得尤为必要。皮革染色多用直接染料和酸性染料,如果单一采用增大染料用量的方法,超过皮革纤维用甲酸固色吸附的极限值,染料就会在革上产生浮色和残留在浴液中。如果合理使用增深剂固色剂等染色助剂,不仅可以优化染色效果,减少染料用量,提高染色效率,还有可能减少皮革生产工序,降低染料废液中的染料含量,有些还可使成革具有抗菌性等特殊性能。目前,它们已经成为清洁化高效化皮革生产中必不可少的一类助剂,本文将简述皮革染色增深的原理与方法,并介绍染色效果的评价方法。1限制工艺染色的因素皮革染色是复杂的物理化学过程,是染料分子对革纤维的渗透和结合过程,是物理和化学作用的总效应。染色过程分为吸附、扩散、渗透和固着四个阶段,并且在有温有浴的染色环境下这四步几乎是在很短的时间内同时而且较完全地完成的。目前轻革染色中,一般是要求原料皮染色与涂层颜色更接近,使得易于涂饰着色或使成品在涂层磨损后不至于过于影响外观。有诸多因素影响皮革的染色效果。考虑到染色后的深度、均匀度和各项坚牢度,影响皮革染色的主要因素有:染料的选择;染色前坯革状态(伤残情况、油脂含量、软化情况、含水量、回湿情况、机械伤等);复鞣加脂情况(复鞣剂加脂剂的种类、用量、所用工艺等);工艺条件(液比、温度、pH、时间、机械作用、染色四个步骤的协调等);水质;染色助剂的使用(增深剂、增艳剂、匀染剂等),等等。2染色增深原理和技术2.1增惠剂的分类皮革染色多用直接染料和酸性染料,染色后的深度和各项坚牢度都不尽理想,而且目前坯革多为铬鞣革,鞣后湿处理材料如加脂剂、复鞣剂多为阴离子型材料,它们会与染料竞争,造成染料利用率低、染色不均匀、败色等现象。增艳剂针对浅色革而言,一般兼具匀染效果,多用表面活性剂,利用增艳剂自身基团来改变最大吸收波长从而达到红移效果,以达到增艳目的。增深剂则针对深色革,一般兼具固色作用,是一种能与染料作用,使染料反射光谱向长波方向移动即发生红移,同时染料的吸收强度增加而产生增色效应的材料。根据使用方法,增深剂可分为两类:染色过程中使用的增深剂(亲纤维型)和染色后使用的增深剂(亲染料型)。前者的增深原理实际上是通过助剂对纤维表面进行改性处理,从而改变或改善纤维表面性质即调节纤维表面电荷,降低纤维间引力,增大纤维间隙,提高纤维对染料的亲和力,使染料能被更好地吸收与固着;后者则是通过改变染料在溶液中的溶解性能或者轻微改变染料结构等方法,来改善染色性能。2.2纺织机法的增深技术2.2.1革内胶原染色一般认为,染料主要靠物理作用固定于革上,这是染色坚牢度低的原因之一。皮革染色的坚牢度主要取决于皮革纤维结合的性质。染料不仅同没有与鞣剂结合的游离氨基或羧基发生作用,而且与革内胶原与鞣剂的复合体发生作用。铬(III)离子与染料有很强的亲和力,经其处理后会在皮纤维上生成水溶性小的金属络合物,从而降低染料的水溶性,提高染色耐摩擦坚牢度及日晒坚牢度。锆(IV)离子的固色机理与铬(III)离子的相似,经这类多价金属离子处理后都会形成稳定系数较高的混合络合物。2.2.2生物活性化合物皮革染色使用染料主要是阴离子型,所选用的增深固色材料则主要是多价金属材料、含氮化合物及其衍生物。但它们使用后,有的不可降解,有的会造成氨氮污染。壳聚糖是从动物甲壳或者微生物细胞壁提取出的高分子糖类经过脱乙酰化制备而成的,具有良好的生物降解性和生物相容性,其降解产物是氨基葡萄糖,生物体内大量存在,对组织无排异反应。壳聚糖分子结构中带有活性氨基,在酸性条件下会显示阳离子性,对阴离子染料有很好的吸附作用,具备了作为环保型染色助剂的先决条件。酸性条件下壳聚糖大分子上大量氨基会带上正电荷,ζ电位降低,从而减小或克服染色过程中纤维上的负电荷对酸性染料阴离子的库仑力,加快染料上染,提高上染百分率,这正是增深作用的实质。经过壳聚糖处理后纤维素纤维和蛋白质纤维用活性、酸性、直接性等阴离子染料染色都具有非常明显的增深效果。壳聚糖是一种极具潜在价值的环保型可再生利用的自然资源。国内外进行的大量毒理学研究,充分证明甲壳素和壳聚糖是无毒的,而且两者都易被降解,符合环保要求,在制革工业中具有很好的应用前景。2.2.3控制染色工艺条件的灵活使用要想达到理想的染色效果,染料的选取、工艺方法的控制、助剂的使用都要兼顾。染料最好使用渗透性好、黑度高、价格适中的染料。在染色时,除了温度、时间、pH等工艺条件的控制,还应该注意染色方法的灵活使用。在使用助剂时,除了助剂的使用量、pH值、温度和时间等工艺参数外,对于某些助剂,如壳聚糖类助剂,处理顺序也非常重要,其可直接影响助剂能否高效发挥作用。另外,在使用这些产品时还应注意到水质,设备材质等方面的细节。3染色效果的评价3.1仪器测色法测定染色革的颜色、色光和深度的传统方法是目测比较法,该方法简便,但依赖经验,主观性强,不够严格。采用仪器测色是用XYZ三刺激值来表示颜色。目前的测色仪器主要是三刺激值光电测色仪。3.1.1色泽的测色方面色差是控制染色制品质量的重要指标。在纺织品测色方面,其CIELAB系统计算色差的公式如下,可以作为皮革行业内评价色差的客观指标。在Y/Y0>0.008856时,总色差为:3.1.2k/s值的测定K/S值用于比较染色试样的表面深度。K/S值越大,物体表面颜色越深,则染料利用率越高。检测方法:用SPECTRAFLASHSF600型电脑测配色仪,测皮革试样表面黑度,在0～700nm波长的K/S曲线上,最大K/S值的吸收波长处读取K/S值,通常测定革样表面至少4个不同的点,取平均值。另外提出增深比的概念,其计算公式如下:3.1.3表面的均匀颜色套染后在同一块革样表面测8个点的K/S值,按式(1)求出平均值Δ(K/S),再按式(2)求出标准偏差S,S值越小,色泽均匀度越好。3.2不同的坚持3.2.1衬布上的化合物原理是使衬布在规定压力作用下,在对皮革表面进行往复摩擦的过程中,皮革表面的一部分颜色转移到衬布上的程度,用灰色卡,以目测方式判定等级。等级分为1～5级,数值越大表示耐干湿擦牢度越好。可用皮革表面颜色摩擦牢度测试仪或旋转式耐摩擦测试仪来测定。3.2.2变色、变色光对染料的结构有破坏作用,导致染色的皮革褪色、变色,或失去光泽而变灰暗。因此将试样与蓝色羊毛标准样在规定条件下,进行曝晒对比,鉴定其变色和褪色程度,以表示耐光色牢度。3.2.3玻璃的吸附法检测测定耐水牢度原理是使一块有色革试样与白棉标准贴衬重合在一起,浸泡在蒸馏水中,并盖上一片玻璃,15min后,把水倒掉,不取掉玻璃板,在(37±2)℃的温度中保持4h后,将试样和白棉标准贴衬分别干燥,用评定沾色用灰色样卡鉴定试样的颜色变化和未着色白棉标准贴衬的沾色程度。3.2.4热的金属部件实验测定标准规定,试样在测试前,须在温度(20±2)℃、相对湿度为(65±2)%的空气中进行调节,然后与热的金属部件的一个平面相接触,接触时间为5s,接触压力为20.6kPa,冷却后,鉴定其颜色的变化及涂饰层外层的变化,并记录。实验分别在150、200和250℃三种温度下进行,并不得在试样同一部位的表面上进行。可用耐热测试仪测量。3.2.5试样织物的处理人体汗渍经微生物作用后通常显碱性(pH7.5～8.5),不同的染料耐酸碱作用的色泽坚牢度不同,因此测定时,试样需分别进行酸、碱试液的试验。具体做法是将皮革试样与规定的贴衬织物合在一起,用含有组氨酸(人体汗液中对耐汗渍色泽牢度影响最大的一种氨基酸)的两种不同试液即碱性试液和酸性试液(人工汗液)分别处理后,放置具有规定压力的实验装置两平板之间,经定时恒温处理,然后将试样和贴衬织物分别干燥。用灰色样卡评定试样的变色和贴衬织物的沾色。3.2.6试样的洗后去除率测定测试原理是将经着色皮革试样在规定浓度的肥皂溶液中洗涤5次,每次洗后用清水洗涤。在60℃下干燥后,用标准灰色样卡测定试样的变化。适用于鉴定经涂饰或不经涂饰的染色皮革的耐洗坚牢度。3.2.7搭建去色法皮革沾色坚牢度,特别是存放期间的沾色程度,其测定方法是将皮革试样在热和压力作用下与滤纸叠放一起,滤纸上所沾的色迹用标准沾色灰色样卡定级。4清洁染色方法与助剂当前,染前坯革仍以铬鞣革为主,相应地,染色也以酸性染料和直接染料为主,则研究和生产的大部分染色助剂也是针对于此。近年来,环保问题日益突出,与之适应,许多环境友好型材料被开发出来,其中有非偶氮型染料、天然染料、微胶囊分散染料等。针对染色上染率不理想的情况,一些清洁染色方法与技术也被开发出来,如超临界二氧化碳染色法、超声波染色法、电化学染色法等。但由于成本问题,其大规模生产应用还有相当长的一段路要走。至于染色助剂,其使用后可以明显提高染料的上染率,节约染料的使用量,可从源头解决染料污染的一部分问题,但大部分染色助剂自身降解性差,有的甚至会造成氨氮污染,基于此,低成本、可降解、无污染的染色助剂急需开发,壳