摘要：簡述還原染料的印花原理，以碳酸鉀/雕白粉印花法為例，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，就印漿的穩(wěn)定性、防止?jié)B色、防止過還原色變等問題提出解決方案。
關(guān)鍵詞：印花；還原染料；碳酸鉀；甲醛化次硫酸氫鈉
還原染料性能優(yōu)異、色澤鮮艷、色譜較全、牢度優(yōu)良和色漿穩(wěn)定，是印花或染色用高檔染料。自20世紀(jì)50年代末以來，活性染料逐漸占去了大部分還原染料的市場份額，但在某些特殊要求的紡織品領(lǐng)域中，后者仍然是不可缺少的重要品種。還原染料在下列高附加值紡織品的加工中都有應(yīng)用：
⑴高水洗牢度要求的家用紡織品；
⑵高色澤鮮艷度和水洗牢度的拔染印花織物；
⑶軍用特種紡織品（如偽裝迷彩作戰(zhàn)服等）。
還原染料印花技術(shù)復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中存在諸多問題。就還原染料印花生產(chǎn)中所遇到的一些重要問題，作一簡介，以期對同行有所幫助。
1、 還原染料分子結(jié)構(gòu)
還原染料從分子結(jié)構(gòu)可分為蒽醌、靛族（硫靛類）、雜環(huán)和硫酸酯類衍生物四大類。近年來還出現(xiàn)了帶有活性基團(tuán)的所謂活性還原染料。
還原染料有較好的色澤鮮艷度和牢度，與其分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。大多數(shù)還原染料分子結(jié)構(gòu)中含有羰基，在堿性條件下還原成隱色體（隱色酸體）后，可溶于水，且具對棉纖維產(chǎn)生親和力，從而上染于纖維；再經(jīng)氧化后還原成不溶性染料，從而固著于纖維上。
還原染料的還原作用，主要是還原劑氧化后釋放出電子，使染料中羰基接受電子還原成醇式，再在堿作用下成為可溶性的醇式鈉鹽，從而上染纖維。
2、 雕白粉/碳酸鉀法印花漿[1]
⒉ 1印花色漿配方
雕白粉/碳酸鉀法印花色漿配方分為基本（儲備）色漿和稀釋（沖淡）漿。
⑴基本(儲備)色漿/份
染料 8～12
熱水 X
助劑 3～6
原糊 Y
雕白粉 8～12
碳酸鉀 8～12
水 Z
合計(jì) 100
⑵稀釋(沖淡)漿/份
原糊 X
助劑 2～5
雕白粉C 5
碳酸鉀 6
水 Y
合計(jì) 100
將基本(儲備)色漿用稀釋(沖淡)漿調(diào)節(jié)至所需印制的濃度,在拼色進(jìn)同樣以稀釋漿來調(diào)節(jié)所需色漿濃度。在實(shí)際生產(chǎn)中，尤其是批量生產(chǎn)時(shí)，對許多不同色譜的色漿分別調(diào)制比較費(fèi)時(shí)，因而又出現(xiàn)了比較方便的儲存漿方法即制備大量的印花化學(xué)原糊，并加入各種染料制成基本（儲備）色漿，再以稀釋糊調(diào)配色漿。
⑴印花化學(xué)原糊/份
原糊 X
助劑 3～6
雕白粉C 10
碳酸鉀 12
水 Y
合計(jì) 100
⑵基本（儲備）色漿/份
染料 8～12
熱水 X
印花化學(xué)原糊 Y
合計(jì) 100
⑶稀釋（沖淡）糊/份
印花化學(xué)原糊 X
雕白粉C 5
碳酸鉀 6
助劑 2～5
水 Y
合計(jì) 100
⒉ 2 配方各組分的作用
⒉⒉ 1 印花原糊
雕白粉/碳酸鉀法印花配方中含有強(qiáng)堿性的碳酸鉀和還原劑雕白粉，所以原糊必須耐堿和耐還原劑。傳統(tǒng)原糊大多使用黃糊精和淀粉，以適當(dāng)?shù)谋壤椿斐稍糜谟』ā＜尤朦S糊精的目的是給印染提供一定的流變性，淀粉則提供得色量。但這種組分制糊需要長時(shí)間攪拌，淀粉還需沸煮，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。為了省時(shí)省工，將用冷水就能攪拌成糊的醚化淀粉和刺槐豆莢膠糊，拼混成印花糊山野具有與傳統(tǒng)糊相同的印制效果。實(shí)際使用時(shí)應(yīng)注意，選用醚化度較高的刺槐豆莢膠，以避免漿糊易結(jié)膜的弊病，同時(shí)注意淀粉的拼混比例不能太高。不同的印花漿其勻染性、滲透和滲碳色性等也不同。
2.2.2 堿劑[2]
印花配方中常以碳酸鉀作為堿劑，但也有用碳酸鈉和燒堿作堿劑，這些堿劑的作用如表1所示。
表1 不同堿劑量的作用比較
|
項(xiàng)目 |
碳酸鉀 |
碳酸鈉 |
燒堿 |
|
汽蒸中的吸濕性 |
大 |
小 |
中 |
|
印花織物放置穩(wěn)定性 |
良 |
良 |
差 |
|
起始上染性 |
中 |
小 |
大 |
|
色漿中溶解性 |
中 |
小 |
大 |
|
其它 |
適用性大 |
易堵網(wǎng) |
穩(wěn)定性差 |
由表1可見，不同堿劑中，染料所呈現(xiàn)的效果不同，綜合考慮以選用碳酸鉀為好。印花織物存放不同時(shí)間，堿劑對雕白粉損失率的影響如表2所示。
表2 三種堿劑與雕白粉的分解情況
|
汽蒸時(shí)間/min |
雕白粉殘留率/% |
|
13．5%碳酸鉀 |
8%碳酸鈉 |
6%燒堿 |
|
0 |
100．0 |
100．0 |
77．1 |
|
1 |
72．0 |
82．2 |
46．4 |
|
3 |
53．3 |
63．2 |
37．1 |
|
5 |
42．5 |
41．0 |
27．8 |
|
8 |
30．4 |
29．9 |
22．2 |
|
11 |
24．3 |
22．1 |
17．4 |
|
15 |
16．7 |
13．8 |
13．3 |
|
20 |
11．4 |
9．7 |
10．3 |
注：100%為沒有分解
由表2知，燒堿作為堿劑量會使還原電位下降明顯，同時(shí)燒堿會吸收空氣中的CO2，使印花布的貯存穩(wěn)定性下降，所以它的適用性差，一般不宜采用。但有些染料加入燒堿后，能獲得良好的印花效果。
比較碳酸鉀和碳酸鈉發(fā)現(xiàn)，前者極易溶解后者水溶性較差。所以，碳酸鉀容易與色漿中的其它組分形成均一狀態(tài)，印花后汽蒸，易吸收起始的凝結(jié)水，使還原染料還原和固著。
另外兩個問題是：⑴在篩網(wǎng)印花時(shí)，必須考慮滲色問題，若使用過大的汽蒸設(shè)備，常以雕白粉Zn鹽代替部分雕白粉C ，以防止?jié)B色；⑵為防止過還原引起的色變；可采取減少雕白粉用量20%-30%，同時(shí)在色漿中加入一定量的葡萄糖。
2.2.3助劑
主要是添加一些具有吸濕潤、助溶和促染作用的助劑，如古立辛A，也可用甘油、尿素之類。若采用甘油與尿素，以適當(dāng)?shù)谋壤ㄈ?%甘油和4%尿素）復(fù)配添加到印漿中，它除了具有上述優(yōu)點(diǎn)外，還可以使纖維充分吸濕膨化，使還原染料印花漿中的還原劑充分發(fā)揮作用，使染料還原成隱色體，向纖維遷移上染。但應(yīng)注意，在濕度大的汽蒸設(shè)備中會造成滲色現(xiàn)象，應(yīng)適當(dāng)降低助劑用量；而在高溫低濕度的汽蒸設(shè)備中，應(yīng)適當(dāng)增加助劑用量，以防止不良還原，造成發(fā)色不完全。
實(shí)際生產(chǎn)中，有時(shí)還需添加有助于滲色、勻染和改善色漿透網(wǎng)性的助劑，以及消泡劑等。
3 印花色漿的貯存穩(wěn)定性
根據(jù)雕白粉的實(shí)際應(yīng)用情況，未加堿劑的雕白粉分解較快；添加堿劑的雕白粉分解緩慢，可以在相當(dāng)長的實(shí)際使用內(nèi)不分解或少分解（見圖1）。
圖1 雕白粉在印花漿中的分解
在配漿時(shí)，色漿中不能混入諸如Fe、Cu、Co、Ni之類的金屬鹽，否則會促進(jìn)雕白粉的分解，特別是混入Fe和Cu離子，分解更嚴(yán)重。印花配漿最好使用塑料容器，同時(shí)注意水質(zhì)中金屬離子的含量。調(diào)制好的印漿應(yīng)加蓋聚乙烯塑料薄膜，與空氣隔離，不可在陽光曝曬，最好存放在避光陰涼處。金屬鹽對雕白粉的影響見圖2。
圖2 金屬鹽對雕白粉穩(wěn)定性的影響
有經(jīng)驗(yàn)的調(diào)漿者，一般都會將調(diào)制好的印漿存放在避光陰涼處過夜，使印漿中的染料和各種助劑自行分配均勻，俗稱“色光熟化”過程。這種經(jīng)過“熟化”的印漿重現(xiàn)性和得色量均較好。
如果色漿存放時(shí)間過長（如 5d以上），使用前應(yīng)補(bǔ)充適量的雕白粉和少許碳酸鉀，對色漿再行調(diào)制，并進(jìn)行印花試樣汽蒸試驗(yàn)，驗(yàn)證色澤及濃度均無變化，與原樣相符，才可以上大車印花。
4 織物印花后的烘干及存放
織物經(jīng)印花后需烘干，烘干溫度和雕折粉耗用情況見圖3
圖3 烘干溫度與分解性的關(guān)系
由圖3可知，100~100℃短時(shí)間烘干方式比低溫長時(shí)間效果好。這對平網(wǎng)或圓網(wǎng)印花一般比較容易做到，但手工臺板印花較難做到快速烘干。所以，應(yīng)預(yù)計(jì)雕白粉的耗用量，同時(shí)在印花漿中適當(dāng)增加還原劑的用量，方能收到預(yù)期的效果。無論采用何種方式烘干，均應(yīng)注意避免印花布在烘干前后受陽光直曬，以免引起雕白粉提前分解。
還原染料印花布烘干后應(yīng)在低溫條件下存放，控制工作場所的相對溫度在40%以下。印花布面上雕白粉的分解如圖4所示。
圖4 印花布的儲存溫度與雕白粉的分解
5 蒸化
還原染料印花蒸化流程如下：
蒸汽在已印花和未印花處吸附 還原劑分解→染料還原及在漿層中的水分中溶解→漿料層中的隱色體鹽從漿層向纖維遷移→穩(wěn)色體鹽染著于纖維上
5．1 濕度
為了獲得良好的印花效果，蒸化機(jī)中必須含有適量的水分。水分的多少，以控制在良好發(fā)色但不滲色
5．2 蒸汽溫度和時(shí)間
印花布進(jìn)入蒸化機(jī)后，印漿中的堿劑（K2CO3）雖然吸收一部分溶解熱，但印漿中的還原劑（雕白粉）卻產(chǎn)生大量的分解熱，且分解熱量大，此時(shí)機(jī)內(nèi)溫度升高，如果濕度不夠就會變成干燥蒸汽。從實(shí)際操作情況看，蒸化機(jī)內(nèi)的溫度最好控制在100~102℃，不能超過105℃。如果使用的是高溫蒸化機(jī)，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)關(guān)系，無法在100℃馬下工作，應(yīng)保證其給濕充分，控制汽蒸 蒸在105℃以內(nèi)，不能超過108℃。汽蒸時(shí)間以10~15min為宜。
6 蒸化后織物的后處理
6． 1 存放
⑴印花布從汽蒸機(jī)中出來后應(yīng)充分降溫冷卻，不能堆在布車中發(fā)熱。
⑵存放布匹的場所應(yīng)防止陽光直曬，避免潮濕氣體、氧化氣體和酸性氣體的侵入。
⑶堆布車應(yīng)蓋布，防止污染。
6．2 水洗
水洗的目的是將印花漿中的糊料和殘留的化學(xué)助劑洗凈去除。水洗時(shí)，因?yàn)樗泻醒酰梢酝ㄟ^水洗使染料快速氧化。為了保證能充分使染料完成氧化，應(yīng)正確采用氧化工藝。還原染料在水洗時(shí)易發(fā)生沾污，最好采用平幅水洗機(jī)。一般而言，還原染料中硫靛系列的紅色染料最易發(fā)生沾染現(xiàn)象。可以采用氧化水洗工藝加以防止。
⑴雙氧水氧化水洗/mL·L-1
30% 雙氧水 5~10
50%醋酸鈉 1~2
溫度/℃ 40~50
⑵過硼酸鈉水洗/g·L-1
過硼酸鈉 5
溫度/℃ 50~60
雙氧水氧化水洗浴中，為防止雙氧水分解消耗損失過大，必須加入一定量的醋酸以酸化氧化浴，但醋酸應(yīng)定量加入，不能過多，否則由于酸性過大，會造成隱色體鹽變成還原酸，給還原染料上染固著帶來負(fù)面影響。而過硼酸鈉無論在中性條件，還是在弱堿性條件下，仍有氧化能力，而且穩(wěn)定性好，但價(jià)格稍高。
氧化水洗后還需進(jìn)行皂洗，以去除浮色，同時(shí)使得還原染料印花織物的色澤亮麗。陰離子凈洗劑按常規(guī)用量，高溫處8~10min 后再清水洗凈，烘干即可得到品質(zhì)良好的印花產(chǎn)品。
