活性染料冷軋堆染色必須注意的若干問題
常州市新浩印染 崔浩然
實踐表明,活性染料冷軋堆染色有許多影響因素,如:待染半制品毛效的高低及邊中的均勻度;均勻軋車軋余率左、中、右的一致性;比例泵計量的準確性與穩(wěn)定性;染料性能的適應性以及工藝(堆置溫度、堆置時間、染液堿度)的正確性等。
還有活性染料冷軋堆染色時“魚骨印”的預防、前后色差的預防、“硅斑”的預防等,都必須正確掌握,因為只有這樣才能獲得良好的染色效果。
1. 認真做好染前的檢查工作
1.1 對織物的吸水能力要求高
冷、軋堆染色時,織物在低溫下經受的浸軋時間很短,所以對織物的吸水能力要求高,染前待染半制品的毛效,必須達到250px/30min以上,而且左、中、右要一致。
1.2 對織物左、中、右的得色一致性要求高
冷、軋、堆染色屬于平輻軋染,所以對待染半制品左、中、右的得色一致性要求很高(因為容易產生邊中色差)。為此,染前常以小樣同浴染色法,對待染半制品(尤其是磨毛織物和彈力織物)左、中、右的吸色狀況進行檢查,如果存在差異,務必返工處理。
1.3 確保軋余率左、中、右均勻一致
根據實踐經驗,對均勻軋車左、中、右的壓力進行檢測,確保軋余率左、中、右均勻一致。比如均勻軋車MH-552A-180,其正確的工作參數應為,左(空壓)0.lMpa、中(油壓)0.1575Mpa、右(空壓)0.lMpa。為此,應定期以復寫紙法來檢測軋輥左、中、右壓力的一致性(軋輥的壓力可以從軋點壓痕顏色的深淺與寬度的大小清楚地看出來)。
1.4 確保計量的準確性和穩(wěn)定性
比例計量泵是冷軋堆染色設備的核心部件,其計量的準確性和穩(wěn)定性,是得色量深淺、勻染性優(yōu)劣、重現(xiàn)性好壞的關鍵。因而,染色前一定要以容量、尺寸完全相同的二只不銹鋼桶和不銹鋼刻度尺,來檢測比例泵的混合比是否為4:1.如果有明顯差異,必須進行調整。
1.5 客商認可樣處方,不能作為試產(或投產)的依據
原因有三:
第一,先期打客商認可樣所用的染料、助劑,與后期試產(或投產)所用的染料、助劑客觀上存在差異,這會導致試產(或投產)的色澤失準;
第二,打認可樣所用的小軋車與車間用均勻軋車的軋余率不會相同一致,這會直接造成大樣與小樣的深度差;
第三,客商認可樣的處方,有可能存在缺陷,如果直接試產(或投產)有一定的風險。因此試產(或投產)前,務必要以認可樣處方為依據進行“復樣”。
復樣必須注意三點:
①必須采用車間準備試產(或投產)的半制品布、染料、助劑復樣。
② 必須以車間均勻軋車替代打樣小軋車浸軋。
③必須以經驗豐富、出樣準確、快捷的打樣高手復樣。
實踐表明,換人復樣,既可以有效消除因半制品、染料、助劑質量的差異給小樣放大樣的準確率造成的影響,又可以從根本上克服認可樣可能存在的染料配伍不當、助劑使用有誤、打樣操作欠妥的問題。所以,試產前復樣,對提高小樣放大樣一次成功率十分有效。
1.6 染料、助劑要分桶稱料
活性染料先以適量60-65℃軟化熱水(施加螯合劑)打成勻透的漿狀,再以60-65℃熱水沖洗倒入高位化料桶中,在攪拌下以冷水沖至規(guī)定液位(同時加入透芯油),之后以夾層流動冷水冷卻至室溫備用。水玻璃膠凝性大,必須以60-65℃熱水(最好是軟水)預先溶解,爾后用泵打入高位化料桶中,在攪拌下以冷水稀釋至規(guī)定液位的80%,10min后加入液堿并沖至規(guī)定量,再以夾層冷水冷卻至室溫備用。
1.7 檢測染色設備的運轉是否正常
特備的軋槽、導輥、輸液管等是否清潔,以防造成沾污或縐條擦傷。
2. 認真選擇活性染料
活性染料冷軋堆法染色與軋烘蒸法染色相比,對染料性能的要求相對較高,特別是以下四個方面。
2.1 染料的耐鹽耐堿溶解穩(wěn)定性
這是因為,電解質對染料的溶解具有強大的“鹽析作用”,會使染料的溶解度大大下降。堿劑會使染料的β-羥乙基砜硫酸酯基發(fā)生“消去反應”,顯著降低染料自身的溶解能力。所以在鹽、堿共存的染液中,染料容易產生聚集、絮集,甚至是沉淀。
軋烘蒸法的染液呈中性,電解質含量也很低(僅染料中含部分元明粉),而冷軋堆法的染液呈現(xiàn)較強堿性( pH=12-13),而且電解質濃度也較高。因此用于冷軋堆染色的活性染料,必須具有更高的耐鹽、耐堿溶解穩(wěn)定性。
2.2 染料的耐水解穩(wěn)定性
活性染料在水中(尤其是堿性水中),其活性基團容易發(fā)生水解而喪失上染能力。冷軋堆染色染液的堿性強,染料的水解速率快,倘若染料的耐水解穩(wěn)定性欠佳(尤其是是耐水解穩(wěn)定性不同的染料作拼染時),很容易產生頭-尾色差或卷-卷色差。所以,冷軋堆染色不僅要求染料的耐水解穩(wěn)定性好,而且各拼色組份的耐水解穩(wěn)定性還得要相似。比如,雷馬素紅RGB與雷馬素蘭RGB 的耐水解穩(wěn)定良好,但由于雷馬素黃RCB的耐水解穩(wěn)定性差,這組三元色就容易產生染色色差。
2.3 染料的直接性不宜過高,各組份要相近
這是由于活性染料在冷軋堆法的染液中(鹽、堿共存),比在軋烘蒸法的染液中(中性少鹽),對纖維的直接性要高得多。直接性過高,在浸軋過程中很容易產生前后色差(深淺差、色光差)的緣故。
2.4 染料與纖維的反應性更強
這是由于冷軋堆染色,染料-纖維間的鍵合(固著)反應,是在低溫(<25℃下)進行的,盡管染液pH值較高,染料具有較強的反應能力依然是獲得高固著率(得色深度)的關鍵因素。
經檢測,常用低溫(40℃)型活性染料與中溫(60℃)型活性染料中,許多品種都可以用于冷軋堆法染色,但相比之下以乙烯砜型活性染料的綜合實用效果最好。近年來,許多染料生產廠家推出了專用于冷軋堆染色的系列活性染料,如浙江龍盛集團股份有限公司的科華素CP系列活性染料等。其中,大部分染料品種可以直接選用,唯黃色品種由于耐水解穩(wěn)定性良莠不齊,需認證加以選擇。
3. 認真選用固色堿劑
3.1 傳統(tǒng)采用水玻璃-燒堿作固色堿劑
主要利用其二點:
一是,水玻璃是弱酸強堿的鹽,在水中會水解而呈現(xiàn)堿性,而且其釋堿溫和,對染浴pH值又有一定的緩沖能力;
二是,水玻璃在水中具有突出的膠凝性質(尤其在濃度較高時會形成膠粒群),由于其比表面積大,吸附能力強,可明顯提高纖維(織物)的抱水(染液)能力。這對防止布卷中的染液,在堆置過程中因重力或擠壓而產生“排液”,或不均勻“移動”而導致染色不勻的現(xiàn)象,具有一定的積極作用。
然而水玻璃在實用中有三個隱患:
其一,由于水玻璃的膠凝性大附著力強,易洗性差,容易產生出水不清,引起織物手感僵硬、粗糙;
其二,水玻璃在濃度較高溫度較低的條件下,通常以“膠粒群”的形態(tài)存在,一旦溶解不良(如水溫太低,攪拌不勻,化料時間過短),軋染后就很容易產生“硅膠斑”(白斑)染疵;
其三,容易粘附比例計量泵(特別是冬季),使染液-堿劑的混合比產生異變,從而導致染色結果(深度、色光)不穩(wěn)定。
因此:
①水玻璃的實際用量并非多多益善。實驗表明,40°Be′l:3鈉水玻璃的實用量以50-80g/L比較合適。
②冬季冷染時,最好以一劑型冷染固色堿來替代水玻璃-燒堿作堿劑。新型冷染固色堿,是針對水玻璃-燒堿作堿劑所存在的諸多缺點而設計,它具有以下優(yōu)點:易溶于水,可被水以任何比例稀釋,化料容易,幾乎不存在溶解不勻不透的問題;對pH值的緩沖能力強,用量濃度在50-100m1/L,范圍內變化pH值波動很小,因此其得色量穩(wěn)定,重現(xiàn)性良好。
活性染料冬季冷染,必要時(如抱水能力強的織物冷軋時)也可以嘗試以純堿-燒堿作固色堿劑。實踐證明,純堿-燒堿法與水玻璃-燒堿法相比,得色深度相當或較深,其得色色光相近。由于純堿對pH值的緩沖能力比水玻璃更強,所以染液的pH值顯得更穩(wěn)定。特別是沒有水玻璃-燒堿法在低溫時的上述缺陷,對冷染工藝條件也沒有特殊要求。
表1 純堿-燒堿法冷染對染液pH值的要求
堿劑
| 粉狀純堿(g/L) 360Be′燒堿(ml/L) | 10 10 | 10 15 | 10 20 | 10 25 | 10 30 |
染料與相對得色深度
| pH值 | 13.28 | 13.42 | 13 .55 | 13.62 | 13.72 |
科華素黃CPD | 100 | 119.22 | 121.20 | 127.43 | 127.31 | |
科華素紅CPD | 100 | 100.53 | 100.55 | 100.19 | 99.07 | |
科華素藏青CPD | 100 | 103.31 | 105.32 | 104.01 | 102.62 | |
科華素翠蘭CP | 100 | 125.14 | 133.13 | 133.69 | 134.67 | |
科華素艷蘭CP | 100 | 105.04 | 106.43 | 105.41 | 104.93 |
3.2 冷染固色堿作堿劑染色
冷染固色堿作堿劑染色與水玻璃-燒堿作堿劑染色相比,二者的得色量(固色率)相當,得色色光相接近。在pH、溫度、時間相同的條件下,新型固色堿作堿劑與水玻璃-燒堿作堿劑相比較,常用活性染料的染液水解穩(wěn)定性都很好,都能達到冷染要求。
新型冷染固色堿作堿劑染色,可以從根本上克服水玻璃-燒堿法影響染色質量的諸多問題,如手感較硬、易產生“硅斑”(白斑),以及易粘附導輥,造成縐條、易粘附、比例泵使色澤重現(xiàn)性下降等弊病。 因而,以新型冷染固色堿替代傳統(tǒng)的水玻璃-燒堿作堿劑染色,可以獲得“優(yōu)質、高效”效果。
4. 認真選定工藝參數
4.1 固著率
冷軋堆染色,活性染料與纖維的固著反應是在布卷堆置過程中完成的,在軋余率相同的條件下,影響固著率(得色深度)的關鍵因素有三:一是布卷溫度的高低;二是染液堿度(pH)的強弱;三是堆置時間的長短。這三個因素,具有相輔相成相互依存的關系。即,其中一個因素發(fā)生改變,其他因素也必須做相應調整,否則染色結果(深度、色光)必然會發(fā)生波動。
在實際生產中,冬季氣溫低(江南一帶多為5℃左右),夏季氣溫高(江南一帶多為30℃左右),布卷的堆置溫度往往差異較大。因而冬季與夏季生產,對染液堿度(pH值)和堆置時間的要求,就必然有所不同。
4.2 染液的堿度(pH 值)和堆置(反應)時間
冷堆染色最關鍵的工藝條件一染液的堿度(pH值)和堆置(反應)時間,以及布卷溫度的高低(相當浸軋液的溫度而并非環(huán)境溫度),與所染色澤的深淺具有顯著的依附關系。比較適合的工藝參數如下:
冬季(<10℃)冷染深色時,適宜的染液堿度pH:13.26-13.50(相當1:3鈉水玻璃50克/升+360 Be′燒堿20-30ml/L),適宜的堆置時間為14-18小時。
夏季(25-30℃)冷染深色時,適宜的染液堿度pH:13.05-13.26(相當1:3鈉水玻璃50克/升+36°Be′燒堿15-20ml/L),適宜的堆置時間為14-18小時。
冬季冷染淺色時,適宜的染液堿度pH:12.70-13.26(相當1:3鈉水玻璃50克/升+36°Be′燒堿10-20ml/L),適宜的堆置時間為6-8小時。
夏季(25-30℃)冷染淺色時,適宜的染液堿度PH:12.0-12.70(相當1:3鈉水玻璃50克/升+360Be′燒堿5-10ml/L),適宜的堆置時間為6-8小時。
從中可以看出,冷軋堆染色的工藝(染液的堿度與堆置反應時間),具有這樣的規(guī)律,隨著氣溫變暖(布卷溫度升高),染料要求的最佳染液堿度(pH值)隨之下降,而適合的堆置時間則可以基本相同。
也就是說,無論冬季冷染還是夏季冷染,只要將堿劑中的燒堿液用量(5-30ml/l范圍內)做適當調整,堆置時間則可以保持一致(即染深色堆置時間為14-18小時;染淺色堆置時間為6-8小時)。這給實際操作提供了方便。
5. 認真打準仿色小樣
在實際生產中,既要求染色小樣的色澤與染色大樣的色澤相似或相符,同時也要求打染小樣快捷,以適應高效生產的需要。因而,染小樣不能模仿染大樣采用“冷堆法”,而只能采用“熱堆法”打樣。這是因為提高堆置(反應)的溫度,可以大幅度提高染料的固著速率,顯著地縮短達到固色平衡所需要的堆置時間。
可行的方法有二,一是染樣機熱堆法,二是微波爐熱堆法。
5.1 染樣機熱堆法打樣
熱堆法打小樣注意亊項:
(1) 染小樣的處方必須與染大樣完全相同。
(2)染液與堿液務必要分開配制,不可同浴化料。而且,染液與堿液一旦混合,必須立即軋樣,不能擱置。因為活性染料尤其是乙烯硫型染料,在較強的堿性浴中會過快分解,容易影響染色結果(深度或色光)。
(3) 水玻璃的實用量不宜過多,要視染液溫度高低而定。原則是,染液溫度低(如冬季)要少些;染液溫度高(如夏季)可適當多些。原因是,水玻璃的膠凝性大附著力強,而且染液溫度越低越嚴重。因此,水玻璃用量過多(尤其在冬季)染液中會產生“膠粒群”,軋染后容易造成“白斑”染疵,還會因染后出水不清,導致織物手感僵硬、粗糙。(注:實驗證明,在50-100克/立升范圍內,水玻璃用量高低對得色深度的影響不明顯)
(4) 燒堿液用量多少是否恰當,對得色量的影響極大。燒堿液實用量的設定,主要看色澤的深淺。但也要看車間染大樣時染液溫度(布卷溫度)的高低。原則是:在10-30ml/L范圍內,染深色時用量要高,染淺色時用量要低,車間染大樣時,染液溫度偏高(如夏季),用量應適當減少。染液溫度偏低(如冬季),用量應適當增加,不然會影響小樣放大樣的準確性。
(5) 染小樣堆置(反應)條件(溫度、時間)的設定,必須以染色小樣的得色深度與室溫、長時間堆置(模擬大樣的冷堆條件)的得色深度相當或相似為依據。
表2 染深色50℃染樣機熱堆與15℃冷堆的得色量比較
115℃冷堆20小時
| 50℃熱堆時間( min)
50 60 70
60☆
70 | ||||
40 | 50 | 60 | 70 | ||
科華素黃CPD | 100 | 104.15 | 109.49 | 110.62 | 111.35 |
科華素紅CPD | 100 | 98.25 | 98.90 | 99.90 | 99.92 |
科華素藏青CPD | 100 | 106.61 | 107.68 | 108.13 | 108.53 |
表3 染深色60℃染樣機熱堆與15℃冷堆的得色量比較
15℃冷堆20小時
| 60℃熱堆時間( min) | ||||
40 | 50 | 60 | 70 | ||
科華素黃CPD | 100 | 100.32 | 111.74 | 113 .07 | 113.67 |
科華素紅CPD | 100 | 98.67 | 99.48 | 100.59 | 100.84 |
科華素藏青CPD | 100 | 102.34 | 104.71 | 104.00 | 104.13 |
表4 染深色70℃染樣機熱堆與15℃冷堆的得色量比較
15℃冷堆20小時
| 70℃熱堆時間( min) | ||||
40 | 50 | 60 | 70 | ||
科華素黃CPD | 100 | 105.78 | 113.00 | 115.38 | 115.89 |
科華素紅CPD | 100 | 94.60 | 104.24 | 105.45 | 105.60 |
科華素藏青CPD | 100 | 100.25 | 102.44 | 103.60 | 103.69 |
從檢測數據可以看出三點:
①常用冷染活性染料,在適當的條件下,以染樣機熱堆法打樣,其得色深度完全可以達到或超過冷堆染色的水平,這說明染樣機熱堆法能夠適應冷堆染色打樣的要求。
從整體效果看,60℃熱堆法打樣相對比較合適。
②打樣的熱堆時間與熱堆溫度之間,依附關系密切。熱堆溫度高所需的熱堆時間短;熱堆溫度低,所需的熱堆時間長。因此,打樣時的堆置溫度與堆置時間必須相互對應,不然勢必要影響得色深度與得色色光。
③染樣機熱堆法打樣,其得色深度與冷堆法染色相比,多數染料偏深(偏深幅度一般為O-15%),而且不同染料的增深趨勢不盡相同。
因此采用染樣機熱堆法打樣,必須掌握染料的上色特點,在放大樣前,應預先對染色處方進行必要的調整,而不宜按小樣處方實放。這對提高小樣放大樣的一次成功率至關重要。
5.2 微波爐熱堆法打樣
所謂微波爐熱堆法,就是將軋染樣放入微波爐內熱堆(反應)染色。具體方法:配液、軋樣與染樣機熱堆法相同,只是將軋染樣懸掛在微波爐專用帶蓋塑料盒中(預先加底水50ml),在選定的檔位加熱適當的時間,便可水洗、皂煮、水洗。
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表5 微波爐熱堆法與常規(guī)冷堆法染色效果比較
15℃冷堆 20小時 | 微波爐熱堆時間( min) | |||||||||
5 | 6 | 7 | 8 | |||||||
色力度% | 色光 | 色力度% | 色光 | 色力度% | 色光 | 色力度% | 色光 | 色力度% | 色光 | |
科華素黃CPD | 100 | 標準 | 96.11 | 偏紅 | 105.02 | 偏紅 | 106.25 | 偏紅 | 106.90 | 偏紅 |
科華素紅CPD | 100 | 標準 | 93.34 | 微蘭 | 100.88 | 微蘭 | 104.95 | 微蘭 | 105.02 | 微蘭 |
科華素藏青CPD | 100 | 標準 | 102.47 | 稍黃 | 105.25 | 稍黃 | 104.78 | 稍黃 | 103.46 | 稍黃 |
科華素翠蘭CP | 100 | 標準 | 101.18 | 略黃 | 108.86 | 略黃 | 113.80 | 略黃 | 112.89 | 略黃 |
科華素艷蘭CP | 100 | 標準 | 71.49 | 偏紅 | 89.01 | 偏紅 | 116.19 | 偏紅 | 113.62 | 偏紅 |
從檢測數據可見:微波爐熱堆法染色,其得色深度完全可以達到或超過冷堆法染色的水平。這表明活性染料冷軋堆染色,同樣可以采用微波爐熱堆法打樣,而且堆置時間短出樣效率高。
不過,微波爐熱堆法打樣與染樣機熱堆法打樣存在著共同的缺點,即和冷堆法染色相比,其得色色光有一定程度的變化,其得色深度有明顯的增深,特別是不同染料的表現(xiàn)又不盡相同。因此在小樣放打樣前,務必要根據所用染料具體的得色表現(xiàn),對小樣處方預先做適當的調整,這對提高小樣放打樣的準確率是必須的。
6 . 病疵的預防
6.1“魚骨印”染疵的預防
冷軋堆染色時織物浸軋染液后直接卷繞在A字架上,在堆置的過程中完成固著反應。因此織物邊與邊之間的縫接處,會由于縫線的存在以及縫線分布的不均勻性,使上下多層織物因卷繞壓力大小不勻,局部含液多少不同,而產生明顯的“魚骨印”(又稱縫頭?。┤敬谩_@是冷軋堆染色方式的必然現(xiàn)象。
“魚骨印”染疵行之有效的應對措施:
① 織物上卷能力要適中,不宜卷繞過緊,使織物與織物之間的“層壓”適當減小,這有利于減輕“魚骨印”。
② 使用針棉蠟線縫頭(如6″40S/2×3針棉寶塔線)。由于針棉蠟線有一定的吸水性,也有利于減輕“魚骨印”。
③ 反面縫頭(包縫),使縫線的正面(平面)在織物反面,使縫線的反面(凹凸面)在織物的正面。由于縫線的平滑面與織物的正面相接觸,所以可使織物正面的“魚骨印”染疵得到明顯改善。
④ 織物要正面朝上進布,A字架采用軸心傳動??椢镏g的縫接口要在打卷的過程中,以500px 寬的塑料薄膜覆蓋。
實踐證明,以上舉措四管其下,“魚骨印”染疵可以得到良好的解決。
6.2 “色差”染疵的預防。
活性染料冷軋堆染色,布面色澤的勻染效果相對較好。其原因,一是冷軋堆染色沒有中間烘燥,不存在因烘干快慢不同而產生“泳移色差”;二是現(xiàn)代均勻軋車的壓力具有良好的可調性,只要控制好軋輥的工作狀態(tài),通常不會因軋液率不同而產生“左右色差”或“邊中色差”。
冷染染色最容易發(fā)生的是“前后色差”,即開車初期與開車后期的色澤(深淺、色光)會產生“漸進式”變化。也就是說,隨著軋染時間的延長,得色深度產生逐漸走淺的趨勢,得色色光會產生明顯的波動。
產生“前后色差”的主要原因及預防措施如下:
(1) 染料親和力的影響及預防措施。
冷軋堆法染色與軋烘蒸法染色不同,軋烘蒸法的染液中不含堿劑呈中性,而且電解質的含量很低,僅染料中含有少量;冷軋堆法的染液中,含有較多的水玻璃、燒堿,水玻璃/燒堿既是堿劑也是電解質。所以,冷染染液的堿性較強(pH=12-13),電解質濃度也較高。
冷軋堆法染色通常采用單乙烯砜型或雙乙烯砜型活性染料,而乙烯砜型活性染料在較強的堿性浴中,即使在室溫(5-30℃),其β-羥乙基砜硫酸酯活性基也會發(fā)生消去反應,產生化學活性很強的乙烯砜基(-S02CH-CH2)。這不僅會使染料的反應性大幅度增強,同時也會使染料的直接性顯著增大。再加上大量鈉離子(Na+)的存在對染料產生的“促染”作用,使得冷染染液中的染料對纖維的親和力,遠遠高于軋烘蒸染色法。
在浸軋過程中,織物(纖維)帶走的染料,除了隨染液帶走的染料外,還會因染料親和力的存在,額外超量帶走部分染料。所以,開車初期階段總是得色偏深,開車后期階段總是得色偏淺,隨著軋染時間的延長,染液的不斷補充,染液濃度達到平衡后,得色深度才會逐漸穩(wěn)定下來。
冷軋堆法染色,由于染料在水玻璃、燒堿共存的染液中親和力更高,浸軋過程中超量帶走的染料量更多,所以冷軋堆染色的“前后色差”,比軋烘蒸法染色更加顯著。
須采取以下預防措施:
① 要在實用條件下,通過比移值(Rf)值的檢測,來選用親和力相對較低而且相近的染料配伍染色。
② 要采用低于或等于30L且有液面自動控制裝置的小軋槽浸軋染液,以加快染液的更新速度,減小染液的濃度差異。
(2) 染料水解性的影響及預防措施。
經檢測,中溫型活性染料在中性浴中的水解穩(wěn)定性最佳,相比之下,均三嗪型活性染料是耐堿不耐酸,而乙烯砜型活性染料則是耐酸不耐堿。在較強的堿性浴中,即使在室溫條件下,乙烯砜型活性染料也具有較高的反應活性,容易和水發(fā)生水解反應,而喪失固著功能,導致得色量下降。
H-OH+D-R-X→D-R-OH+HX
水 染料水解染料酸
由于冷軋堆染色的浸軋液,是染液與堿液的混合液,堿性很強,所以其浸軋染液的水解穩(wěn)定性,要比軋烘蒸法的染液相比差得多。
表6 雷馬素RGB三原色冷染染液的水解穩(wěn)定性
染色 溫度 ( ℃) | 染液放置時間 ( min)
| 雷馬素黃RGB | 雷馬素紅RGB | 雷馬素藍RGB | |||
織物的相對得色深度 (%) | 染料的相對水解率 (%) | 織物的相對 得色深度 (%) | 染料的相對水解率 (%) | 織物的相對得色深度 (%) | 染料的相對水解率 (%) | ||
15 | 0 | 100 | 0 | 100 | O | 100 | 0 |
10 | 95.66 | 4.34 | 99.88 | 0.12 | 99.94 | 0.06 | |
20 | 90.75 | 9.25 | 99.76 | 0.24 | 99.85 | 0.15 | |
30 | 87.48 | 12.52 | 99.31 | 0.69 | 99.77 | 0.23 | |
40 | 84.57 | 15.43 | 98.64 | 1.36 | 97.92 | 2.08 | |
50 | 81.53 | 18.47 | 97.87 | 2.13 | 96.88 | 3.12 | |
30
| O | 100 | 0 | 100 | 0 | 100 | 0 |
10 | 67.28 | 32.72 | 97.65 | 2.35 | 98.89 | 1.11 | |
20 | 55.82 | 44.18 | 93.86 | 6.14 | 90.74 | 9.26 | |
30 |
42.08 |
57.92 |
89.97 |
10 .03 |
78. 31 |
21. 69 | |
40 | 35.33 | 64. 67 | 86.11 | 13. 89 | 69 .04 | 30.96 | |
50 | 27.53 | 72.47 | 82.72 | 17 .28 | 58.85 | 41.15 |
染料的相對水解率,以軋樣相對得色深度的下降程度來表示。
從檢測數據可以看出:
雷馬素RGB三原色用于冷軋堆染色,其冷染染液在冷溫(15℃)條件下,雷馬素紅RGB和雷馬素藍RCB的水解穩(wěn)定性優(yōu)良,其水解穩(wěn)定時間(水解率低于3%的時間)可達40~50min。不過它對染液溫度特別敏感,當染液溫度偏高(30℃)時,其水解穩(wěn)定性會顯著下降,水解穩(wěn)定時間只有10~15min。
而雷馬素黃RGB的水解穩(wěn)定性則很差,即染液在低溫(15℃)條件下,其水解穩(wěn)定時間也達不到10min。在染液溫度較高(30℃)的條件下,其水解速率更快(10min內的水解率可達32.72%)。
這表明雷馬素RCB三原色用于冷軋堆染色,存在著水解穩(wěn)定性不配伍的嚴重缺陷,很容易產生色光的波動,因此并不適應冷軋堆染色的要求。
活性翠藍和活性艷藍這兩只特殊色,在冷染液水解穩(wěn)定性方面的表現(xiàn),依然是個性十足,與眾不同。活性翠藍的冷染染液,在低溫(15℃)條件下的水解穩(wěn)定性非常優(yōu)秀,其水解穩(wěn)定時間可達50mim以上。即使在染液溫度偏高(30℃)的條件下,其水解穩(wěn)定時間也可以達到20min左右。這是其他活性染料無法比擬的。顯然,這是由于活性翠藍在堿性浴中反應活性相對較弱的緣故。
活性艷藍在這方面的表現(xiàn),卻與活性翠藍相反,其冷染染液的水解穩(wěn)定性顯得很差。在染液溫度偏高(30℃)的條件下,其水解行為特別激烈(10min內的水解率高達7.82%),根本無法適應生產的要求。即使在染液溫度較低(15℃)的條件下,其水解穩(wěn)定時間也僅有20min左右。顯而易見,活性艷藍的水解穩(wěn)定性差,是因活性艷藍在堿性浴中的反應活性較強所致。
在實際的冷軋堆染色中,盡管使用30L的小軋槽浸軋,染液更新較快,但對染料水解穩(wěn)定性的要求依然嚴格。原因是,常用活性染料在堿性較強(pH>12)的條件下,其水解穩(wěn)定時間與染液更新周期相比,許多染料的水解穩(wěn)定性并不盡如人意。
生產厚型織物時,多數活性染料的水解穩(wěn)定性均可適應。而生產薄型織物時,染料水解的情勢就顯得很嚴峻。比如以30L小軋槽浸軋,10min之內的相對水解率僅低于3%的染料方能適用,否則必然要產生前后色差。
乙烯砜型活性染料,普遍存在著堿性水解問題。在冷染染液中由于堿性強(pH= 12-13),染料的水解問題尤為突出,因而在冷染浸軋過程中,隨著浸軋時間的延長,染料水解量的增加,在一定時間內,其得色會產生走淺趨勢(即前后色差),這是必然的。
應對舉措如下:
①不同結構的活性染料,其水解穩(wěn)定性不盡相同。水解穩(wěn)定性差的染料,不但染料的浸軋液不穩(wěn)定,會產生明顯的前后色差,在布卷上反應時,其水解量也相應較大,會降低得色量。因而在實用條件下,對染料的水解穩(wěn)定性進行檢測,選擇水解穩(wěn)定性相對較好而且相近的染料配伍染色,這是必需的。
②一定要選用低于或等于30L的小軋槽浸軋染液,以加快染液的更新,保持染液的新鮮、穩(wěn)定。
③克重在l50g/m2以下的輕薄織物,原則上不適合冷軋堆法染色。原因有三:一是織物身骨輕薄,抱水能力差,在浸軋過程中容易因布面“掛液”而產生“淚痕”染疵;二是過分輕薄的織物,會暴露更多明顯的“縫頭印”;三是輕薄織物浸軋時,帶液量少染液的更新周期長,“前后色差”相對明顯。
(3) 染色溫度的影響及預防措施。
檢測結果證明,乙烯砜型活性染料在冷軋堆法染色中,對染色溫度(指軋染染液溫度與布卷溫度)十分敏感。即使溫度在冷染(5-30℃)范圍內波動,染料的水鰓量也會產生較大的差異,從而導致得色深度產生顯著的變化(即形成色差)。
冷軋堆法染色,雖說是“冷染”,但軋染染液的溫度很難保持自然水溫或自然室溫,染液溫度總是產生偏高的波動。
其原因有三:
①活性染料具有良好的溶解度,但這是指在50-60℃的溫水中,并非指在冷水中,因此染料必須以60℃的溫水溶解(尤其是染深色時)。水玻璃在冷水中的溶解度差,而且膠凝性重,這不僅對軋染色澤的均勻度有危害(容易產生白斑染疵),更會影響織物的手感,因此水玻璃更需要熱水溶解。倘若染液或堿液的溫度未能冷卻至室溫就投入了生產,這勢必要造成軋染溫度升高。
②活性染料的固色堿劑(燒堿、純堿、水玻璃),在溶解和稀釋時都具有放熱效應。因此當染料和堿液混合時,便會引起染液的溫度自然升高(經檢測,一般可提高2-3℃)。
③當前機織物的練漂采用大卷裝者居多,大卷裝落布卷繞緊、卷徑大、溫度高、散熱慢,即使放置過夜,布卷的溫度仍然會外冷里熱、邊冷中熱,很難實現(xiàn)均勻冷卻,更難接近水與環(huán)境溫度。因而軋染染色時,織物蘊含的熱量會不斷帶人染液中,從而導致染液溫度升高。軋染溫度升高布卷溫度隨之增加,染料的水解量顯著增大,這必然要引起深度色差。
應對措施如下:
①染料和水玻璃要采用60℃的溫熱水提前溶解。開車前,要預先利用化料桶夾層的冷卻水,將溶液冷卻至室溫而后使用。為此化染料與化堿劑的高位槽應各配備三只,以便交替使用。
②冷染深濃色澤或使用溶解度較低、締合度較大的染料染色時,可酌情添加適量的尿素,意在增進染料的溶解度,提高染料的溶解穩(wěn)定性,防止染料在染液冷卻過程中因過度聚集給勻染性、染深性與色牢度造成不良影響。
③待染半制品布,在進軋槽前要通過打冷風或冷水輥冷卻,使布面溫度均勻降至室溫,以確保染液溫度的穩(wěn)定。
④采用低于或等于30L的小軋槽浸軋染液,以加快染液更新速度,減小溫度差。
(4) 布卷卷布太長對色差的影響及預防措施。
布卷卷布過長,會使布卷兩端的堆置(反應)時間產生較大差異。當堆置時間不足時,會因布卷首尾固著率不同,使布卷產生頭尾(前后)色差。
因此布卷卷布不宜過長,堆置時間要充分,而且堆置時間要以卷尾為準計算。
(5) 濾網或比例泵堵塞對色差的影響及預防措施。
冷軋堆染色大多采用水玻璃/燒堿作同色堿劑,而且水玻璃的用量濃度較高(50-80g/L)。由于水玻璃的黏附性大(尤其是低溫季節(jié)生產時),會逐漸黏附或堵塞輸送堿液的管道濾網或比例泵,使堿液的混合比漸漸減小,從而導致染料的固著率隨之下降,而產生“前后色差”。
(6) 除以上問題要注意外,以下問題也要注意:
①不宜人為改善布卷堆置的環(huán)境溫度。冷軋堆染色,染料纖維間的固著反應,是在堆置過程中完成的,而堆置溫度是染料固著速率快慢、固著率高低的關鍵因素。所謂堆置溫度,實際是指布卷自身的溫度(近似軋染染液的溫度),而絕非指布卷的環(huán)境溫度。染液溫度適當提高布卷溫度隨之提升,這會顯著縮短染料達到固著平衡的時間。而染液溫度提高,染料的水解穩(wěn)定性明顯下降,得色量會隨之降低。
人為地控制染液溫度在實際生產中并非易事,很容易因溫度波動造成色差,所以人為地提高染液溫度的舉措并不可取。而提高布卷堆置的環(huán)境溫度(如布卷進窯洞以蒸汽管加溫或布卷封閉空調加溫等),只能提高布卷的表面溫度。布卷內層由于織物卷繞緊出,環(huán)境溫度很難均勻滲入。因此很容易因布卷內外層溫差較大(尤其是夏季),固著條件不同,產生內外,邊中色差染疵。因而刻意提高布卷的環(huán)境溫度,不但不能提高布卷的整體溫度,也不能增進染料在布卷中的整體反應速率,所以并非良策。
染料-纖維間的反應速率,主要由反應溫度與反應pH值二個因素決定的。適當提高染液的堿度(pH值),在自然溫度下軋染、堆置,既不刻意提高染液溫度,又不刻意改變環(huán)境溫度,這才是明智之舉。
②染液中不宜追加電解質。浸染染色,染料是靠自身的直接性上染,所以有必要添加電解質促染,以提高染料的竭染率。
冷軋堆染色同連續(xù)軋染染色一樣,染料主要是靠機械性進行浸軋上色,所以并不要求染料具有過高的直接性。因為染料的直接性過高,在織物浸軋染液的過程中,會有部分染液被纖維超量吸附,使初始染液濃度與平衡染液濃度產生明顯差異,導致開車初期產生一定數量的不良產品。
冷軋堆染色不僅和浸染染色不同,和連續(xù)軋染染色也有重大區(qū)別。連續(xù)軋染染液不含堿劑,電解質也很少(僅染料中含有少量),所以染液呈現(xiàn)中性,染料的直接性較低,這不僅有利于實現(xiàn)頭尾色澤勻一,更有利于染料的穩(wěn)定溶解。
冷軋堆染色則不然,其染液是由染料和堿劑組成,所以具有突出的二大缺陷:
一是固色堿劑,在水中會電離,可以釋放出大量的Na+,除了可以有效消除織物表面的負電荷,有利于染料吸附,還可以明顯提高染料的直接性,產生促染作用。這一點,對軋染色澤的勻一性顯然是有害無益的。
二是染色的浸軋液堿度較高,pH值通常大于12,中溫型活性染料在如此高的堿液浴中,β-羥乙基砜硫酸酯活性基會迅速發(fā)生消去反應,硫酸酯基脫落變?yōu)橐蚁╉炕?。消去反應的發(fā)生,會導致染料具有很強的化學活性,反應性強直接性高,會引起染料產生“瞬染”現(xiàn)象,從而降低勻染效果。由于親水性的β-羥乙基砜硫酸酯基變?yōu)槭杷缘囊蚁╉炕?,染料本身的水溶性會迅即下降,一些耐鹽、堿溶解穩(wěn)定性差的染料(如活性艷蘭),會發(fā)生顯著甚至嚴重的絮集、沉淀,從而使染料喪失正常的上染性能,乃至產生重大質量損失。
可見,冷軋堆染色沒有再追加電解質的必要。因為再追加40- 50g/L電解質,軋染液中的染料無疑會因電解質(鹽、堿)混合濃度更高,直接性更大,吸附更快,溶解度更小,驟集度更大,勻染性更差。
③浸軋后的布卷要立即用塑料膜包封。浸軋后的布卷,要立即用塑料薄膜包裹出封。目的有三:一是保濕。防止布卷外層和二端風干,導致得色變淺,產生“淺頭子”與“邊中色差”染疵。二是保溫。即可防止布卷溫度散失,又可防止環(huán)境溫度入浸??捎行p少環(huán)境溫度對布卷溫度的干擾,從而確保布卷溫度內外、邊中均一,杜絕“內外色差”與“邊中色差”產生。三是隔絕空氣。減少CO2對布卷的侵蝕,導致織物上的水玻璃變質,形成硅酸膠。硅酸膠的比表面大附著力很強,易洗性很強,極易因硅酸膠去除不凈,造成布卷外層與二端的織物手感粗糙、僵硬、質感不一。
包裹密封后的布卷,在堆置反應時需低速運轉,轉速以4-6轉/分鐘為宜。因為靜止堆置,布卷中的染液會自然下沉(滌棉或滌錦等抱水性差的織物,或軋余率高的場合,最容易發(fā)生),因而會造成布卷的色澤產生有規(guī)律的梯形“段差”染疵。
④布卷堆置后要即時清洗。采用水玻璃-燒堿法冷堆染色,布卷堆置后應以熱水清洗,不宜加酸中和。因為,水玻璃在酸性浴中會折出硅酸,形成附著力強的硅酸膠,從而降低凈水效果,烘干后容易引起織物手感粗糙、僵硬,甚至產生硅斑(白斑)。