1 要認真選擇染料
1.1一定要采用超細粉染料染色。
用于軋染的染料,80%以上的染料顆粒、直徑要小于2 微米 ,且無大顆粒存在。
這是因為,染料的顆粒越大,單位重量的染料表面積越小,與還原液接觸的反應面積越小,汽蒸還原時,還原速率越低還原溶解程度越差。在連續軋染中,染料的還原溶解、以及向纖維內部的擴散、染著,是在短時間內完成任務的(一般是60-90s ),因此,染料還原速率的快慢,還原溶解狀態的好壞,對染料的勻染透染影響很大。
染料的透染性差,勢必要造成“浮色”增加,染色牢度下降。尤其是磨擦牢度。
生產實踐證明,染料顆粒細小,軋染懸浮液穩定,不容易沉淀,勻染透染性也好,得色量相對也高。
顆粒細度的測定方法:
最簡便實用的方法是采用濾紙滲圈法。即配5g/L的染液,吸取0.2ml,滴在濾紙中央,晾干后,觀察染料的擴散情況。當擴散形成的圓圈有3-5㎝(直徑),圓內無水印,圓心無色點色圈,擴散均勻,外圈有一圈深色時為好。
當今,市售的還原染料,應該是超細粉的防塵顆粒,具有較好的水中擴散性和良好的懸浮體抗凝聚性(染料中含有大量的分散劑),無需砂磨,直接打漿即可軋染。然而,實際測試表明,不同生產廠家,不同品種的染料,其水中擴散性和懸浮體抗凝聚性良莠不齊,因此,應用前的細度測定,是必要的。
對顆粒粗、擴散性能差的品種,盡量不用。必須使用時,一定要加入效果好的分散劑,進行砂磨。
1.2要選用皂洗效應小的染料
所謂皂洗效應,是指染著在纖維上的染料,經皂洗處理,色光深淺會發生改變。
實驗表明,多數還原染料“皂洗效應”明顯。即浸軋在織物上的染料,經還原、氧化,在皂洗前后色光變化顯著。
表1常用還原染料皂洗前后色光的變化
染料名稱 |
皂洗前后色光變化 |
染料名稱 |
皂洗前后色光變化 |
橄欖綠B |
黃棕光消失、明顯變蘭光 |
艷綠FFB |
蘭光加重 |
灰BG |
明顯轉紅光、有淺色效應 |
卡其2G |
顯著轉綠 |
深蘭BO |
蘭光消退、變紅蓮色 |
棕G |
轉灰綠光 |
蘭RSN |
蘭青光消退、變紅光亮蘭 |
棕GG |
轉灰綠光 |
深蘭VB |
蘭灰光消失、變紅光暗蘭 |
棕RRD |
顯著變紅 |
灰BM |
紅光消退、轉青灰光 |
棕BR |
黃光加重 |
黃G |
紅光加重、較艷亮 |
棕R |
變艷亮 |
桃紅R |
顯著轉黃光 |
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艷紫2R |
轉紅光 |
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蘭GCDN |
顯著轉紅光 |
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|
漂蘭BC |
紅光加重 |
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皂洗色變的原因:
這是因為浸軋在纖維上的染料,經汽蒸→氧化處理后,在纖維上的存在狀態是亞穩定態而不是穩定態。即,染著在纖維上的染料,皂洗中在濕熱條件下,會發生以下三方面的改變:
⑴氧化后,染料隱色體轉為不溶性染料,對纖維親和力下降,在皂洗過程中,這些處于高度分散狀態的染料分子會發生移動,形成聚集,甚至形成晶體---結晶狀態改變。
⑵染料分子的取向,在皂洗過程中,也會從與纖維分子鏈的平行狀態,變為與纖維分子鏈垂直狀態---取向度改變。
⑶在皂洗過程中,染料分子還會異構化(順式←→反式)------ 結構構型改變。
正因為纖維上的染料,在皂洗過程中,在結晶、取向、構型等方面發生了改變,而導致染料的吸光性變化、纖維的染色色光改變。實驗表明,要使染著在纖維上的染料,從亞穩態變為穩定態,即充分發色,色光穩定。不同品種的還原染料所需要的皂洗時間是不同的,而且差距很大。
表2 常用還原染料所需皂洗時間
染料名稱 |
基本發色 |
充分發色 |
沸溫皂洗(分) |
沸溫皂洗(分) |
80℃皂洗(分) |
橄欖綠B
灰BG
深蘭BO
蘭RSN
深蘭VB
灰BM
黃G
桃紅R
艷紫2R
蘭GCDN
漂蘭BC
艷綠FFB
卡其2G
棕G
棕GG
棕RRD
棕BR
棕R |
2
1
6
2
4
3
1
5
1
1
1
1
2
4
4
5
0.5
1 |
8
3
8
6
8
7
3
20
6
4
3
2
7
15
15
10
1
3 |
25
15
15
10
20
15
10
40
20
15
10
10
20
30
30
20
5
10 |
從表2可看出:要達到基本發色程度需的皂洗時間,快者要1分鐘以上,慢者要4分鐘以上,要達到充分發色程序,起碼要4-5分鐘以上。
而在現實的連續軋染生產中,由于軋染設備的限制,當車速為45-50m/min時,其皂洗時間一般只有40-30秒,不要說達不到“充分發色”程度,就是“基本發色”程度也達不到。
顯然,纖維上的染料發色不充分,織物色光處于亞穩態,在以后的皂洗牢度測試時,勢必要產生顯著的色光異變,造成皂洗牢度原樣褪變色達不到4級外銷要求(一般只能達到3級左右)。
因此,染色時應盡量選擇皂洗色變性小的,皂洗發色容易的染料使用。這樣,不僅可以顯著改善皂洗褪變色牢度,而且還可以明顯減小落布色差。
比如:染深藍色或藏青色時,
如果采用深蘭VB、深蘭BO來拼色,其皂洗原樣褪變色一般很差。這是因為深蘭BO的皂洗色變性很大的緣故。
注:VB深蘭組成 藍RSN 46.7%
深藍 BO 39.6%
橄欖綠B 13.7%
如果采用蘭RSN為主體拼色,不僅高溫皂洗褪變色牢度明顯提高,濕摩擦牢度也會得到明顯改善。
2 要合理制訂工藝
2.1 預烘
浸軋染液后的預烘,一定要溫和。因為浸軋在纖維上的染料,此時呈不溶性的分散狀態,對纖維的親和力很低,高溫急烘會使染料微粒從內向外泳移,造成纖維表層染料聚集,這不僅會影響布面的勻染效果,而且會給染料的還原、溶解、擴散造成困難,使染色結果得色量降低,摩擦牢度下降。
為此,(1)紅外線不要與織物靠得太近,只要能烘掉總帶液量20%左右的自由水分即可。(2)第一組烘箱溫度要控制在80℃以內,不宜過高;第二組烘箱溫度可控制在100℃左右,將織物烘至7~8成干即可上烘筒烘燥。
2.2 汽蒸
汽蒸前,纖維上的染料為不溶性氧化態的微粒,并未染著在纖維上,要在70~90秒汽蒸時間內,完成還原、溶解、擴散、染著的全過程,對汽蒸條件的要求,顯然是很高的。
倘若汽蒸條件不當,染料還原溶解擴散不良,不但布面勻染性差,得色量低,對染色牢度的影響也很大。所以,汽蒸條件一定要合理。
2.2.1 燒堿保險粉用量
纖維上不溶性的染料微粒,在燒堿和保險粉的存在下,經高溫汽蒸,才能轉變為可溶性的隱色體鈉鹽,進而與纖維發生染著作用。因此,燒堿和保險粉必須保持足量,但要適當。用量過多或過少都會給染色質量造成危害。
例一, 燒堿、保險粉用量過高,在車速較慢、汽蒸時間過長的情況下,一些藍蒽酮類染料(如RSN藍),會發生“過還原”。使色澤鮮艷度顯著下降,而且由于親和力降低,使染色牢度也受到明顯的影響。
例二, 分子中含有鹵素基的染料如還原漂藍BC等。
在燒堿、保險粉濃度過高,高溫汽蒸時間稍長時,會發生脫鹵現象,分子結構中二個氯原子脫落,變成藍蒽酮的隱色體即RSN蘭。也可以加入10~20g/l的尿素,保持還原液的穩定性。
氧化后,其色光嚴重變紅,耐氯牢度顯著下降。
例三, 一些含有酰胺結構(-C-N-)的染料品種,燒堿濃度過高,在高溫下,有可能水解,會生成色澤較深的氨基化合物,使色光改變,染色牢度下降。
如:還原棕R、金橙3G、橄欖綠R等。
例四, 燒堿用量不足時,隱色體不能穩定地溶解在水中,會產生染料分子異構化(重排)
如還原藍RSN,分子重排后會變成紫色難溶的蒽酚酮化合物
藍蒽酮類染料最容易發生(如蘭RSN、GCDN、BC等)這種異構現象。咔唑類蒽醌染料也會發生(如金橙3G、卡其2G、橄欖綠B、橄欖R、棕R、灰M等)
發生“異構現象”的結果,染料失去水溶性,無法向纖維內部擴散染著,即影響得色量,又會使浮色增加,降低染色牢度。
生產實踐表明:100%燒堿與100%保險粉,以1:1為宜。
燒堿用量過多,會使染料隱色體溶解度增大,得色淺。
燒堿用量過少,不利于染料還原溶解上染,不僅得色淺,而且染色鮮艷度和色牢度顯著下降。
燒堿、保險粉的實際用量,視染料濃度、設備條件而定。
干布還原時補充液濃度
經驗用量為(g/L) 淺色 中色 深色
100%燒堿 15-20 20-25 25以上
100%H/S 15-20 20-25 25以上
還原液糟中的濃度,約為補充液的70-80%。
初開車時,由于蒸箱內有空氣殘留,會消耗保險粉。所以,在開車前,水封口內要追加保險粉5g/L左右,以確保染料能充分還原溶解。
2.2.2汽蒸溫度和時間
不同結構的還原染料,其還原的難易程度和還原速度的快慢不同。
染料還原的難易程度以其隱色體的還原負電位值來表示的。
還原染料隱色體的還原負電位都在1000mV以下,保險粉的還原負電位在1000mV以上,足以還原所有的還原染料,只要H/S足量,染料還原的難易程度不必考慮。
值得注意的是還原反應速度的快慢,即還原速率的高低。因為不同結構的還原染料,其還原速率相差很大。
如還原黃G和還原橙RF在NaOH 20g/L、H/S 20g/L、40℃條件下測試,其還原時間為:黃G10秒;橙RF100分鐘。
一般來說,靛系還原染料,特別是硫靛類還原染料,如桃紅R等,其隱色體的還原負電位低,還原容易。
而大多數蒽醌類還原染料,其隱色體的還原電位高,還原困難但還原速率較快。
在實際生產中由于還原汽蒸箱的限制,染料的還原溶解必須在70~90秒之內完成。這就必須從二個方面來保證。
第一, 燒堿、保險粉必須有足夠高的濃度
第二, 汽蒸要有足夠高的溫度。
生產實踐表明,汽蒸濕度必須保持飽和蒸汽102~103℃。蒸箱內壓水柱保持10㎝。汽蒸還原時間保持70~90秒。(蒸箱容布量一般為60~80米)。
以上條件,足以保證纖維上的染料,完成還原、溶解、擴散、染著全過程。還原時間過長,尤其是在燒堿、保險粉足量的情況下,除正常的還原反應外,還可能發生副反應,如:染料過還原、染料脫鹵、染料水解等,反而會給染色鮮艷度和染色堅牢度造成影響。
實踐證明,還原汽蒸時間適當短些,不容易發生副反應。
2.2 氧化
經汽蒸還原,擴散進入纖維并發生染著的染料隱色體,經水洗、氧化便成不溶性的還原染料,呈高度分散狀態存在于纖維上。
多數還原染料容易氧化,其氧化速率較快,甚至通過水洗、透風就可氧化,如還原蘭RSN、還原艷綠FFB等。
但有些染料則較維氧化,氧化速率較慢,如還原桃紅R,還原黃G等。也就是說,不同結構的染料,其氧化性能不同。
在實際的連續軋染中,車速較快(40~50m/min),氧化時間較短(一格平洗槽的氧化時間約為10~12秒)。為了將不同結構、氧化維易程度不同的染料,都能實現充分氧化,
必須采用氧化劑氧化。
用量:100% H2O2 1~1.5g/L
溫度:40~50℃
時間:單槽氧化+透風氧化或雙槽氧化。氧化時間約20~25秒。
實踐證明,以上氧化工藝是可行的。常用還原染料無論染淺、中、深色均能實現充分氧化。
纖維上的染料,只有在充分氧化的基礎上,經皂洗,才能獲得濃艷、純正的色澤和良好的色牢度。
這里要注意:
雙氧水用量不宜過多,氧化溫度不宜過高。這是因為在氧化條件劇烈的條件下,一些容易氧化的染料,會發生“過氧化”。使色光變呆滯、變灰暗。
如還原蘭RSN、漂蘭BC、橄欖綠B等均會發生。
對于容易過氧化的染料,氧化前應盡量用流動冷水沖洗,以去除織物上的燒堿,避免在帶堿的情況下氧化。因為染料隱色體比染料隱色酸的氧化速率快,帶堿氧化容易氧化過關,使色光失去真實性,造成色偏,與標樣不符。
2.4皂洗
皂洗的目的有二個:
第一, 去除纖維表面的“浮色”,提高磨擦牢度。
第二, 促使纖維內呈高度分散的染料,改變結晶狀態、取向狀態和構型狀態,使染色色光由亞穩態轉變為穩定態。即,皂洗可以消除“皂洗效應”對染色物色光、深淺的影響,使下機色光與深淺,更穩定更真實。
可見,適當的皂洗處理,不僅對染色物的鮮艷度、皂洗原樣褪變色牢度、摩擦牢度有直接影響,而且對穩定色光、減少色差也至關重要。
然而,不同結構的還原染料,實現“基本發色”所需要的皂洗時間不同。
有些染料要1分鐘以上,如:還原蘭GCDN、還原黃G、還原灰BG、還原棕BR 、還原FFB、還原棕R 、還原艷紫2R
有些染料則要4分鐘以上,如:還原棕G、GG、棕RRD、深蘭VB、深蘭BO等。
現實問題是:
連續軋染機的皂洗蒸箱,容布量只有25~35m,因為容易布量多,在沸溫條件下容易起縐。
而軋染車速考慮至生產效率,一般要在40~50m/min。
所以,皂洗箱的皂洗時間,只有30s~50s。
顯然,皂洗時間是不充分的。為此,必須采取以下措施:
第一, 由于溫度越高,染料發色所需的皂洗時間越短,所以,務必要在95~98℃高溫條件下皂洗,杜絕邊開車邊升溫的做法。否則,會因初開車階段皂洗溫度不夠,發色不良,造成前后色差以及牢度下降。
第二, 將皂洗蒸箱和后一格平洗槽做串聯皂洗。這樣可以使皂洗時間,維持在60秒左右。同時,分二槽皂洗,由于后槽皂液清爽,其皂洗效果比一個大槽皂洗,效果更好。
第三, 皂洗時,要加入1~2g/L螯合分散劑。
螯合分散劑具有優異的分散、懸浮、攜污、陰垢功能,可防止設備和織物第二次沾污,可明顯提高皂洗效果。
皂洗劑盡量選用陰/非離子復合型的產品。因為這類表面活性劑,具有較強的分散乳化功能、攜污防沾功能。實踐表明,其皂洗凈效果,比單位一陰離子型皂洗劑更好。
綜合上述,還原染料連續軋染,只有恰恰當選擇拼色染料與正確制訂生產工藝相結合,才會明顯改善色澤鮮艷度、染色堅牢度和色光穩定性,其染品才能真正達到外銷質量標準。