活性染料冷轧堆染色必须注意的若干问题
常州市新浩印染 崔浩然
实践表明,活性染料冷轧堆染色有许多影响因素,如:待染半制品毛效的高低及边中的均匀度;均匀轧车轧余率左、中、右的一致性;比例泵计量的准确性与稳定性;染料性能的适应性以及工艺(堆置温度、堆置时间、染液碱度)的正确性等。
还有活性染料冷轧堆染色时“鱼骨印”的预防、前后色差的预防、“硅斑”的预防等,都必须正确掌握,因为只有这样才能获得良好的染色效果。
1. 认真做好染前的检查工作
1.1 对织物的吸水能力要求高
冷、轧堆染色时,织物在低温下经受的浸轧时间很短,所以对织物的吸水能力要求高,染前待染半制品的毛效,必须达到250px/30min以上,而且左、中、右要一致。
1.2 对织物左、中、右的得色一致性要求高
冷、轧、堆染色属于平辐轧染,所以对待染半制品左、中、右的得色一致性要求很高(因为容易产生边中色差)。为此,染前常以小样同浴染色法,对待染半制品(尤其是磨毛织物和弹力织物)左、中、右的吸色状况进行检查,如果存在差异,务必返工处理。
1.3 确保轧余率左、中、右均匀一致
根据实践经验,对均匀轧车左、中、右的压力进行检测,确保轧余率左、中、右均匀一致。比如均匀轧车MH-552A-180,其正确的工作参数应为,左(空压)0.lMpa、中(油压)0.1575Mpa、右(空压)0.lMpa。为此,应定期以复写纸法来检测轧辊左、中、右压力的一致性(轧辊的压力可以从轧点压痕颜色的深浅与宽度的大小清楚地看出来)。
1.4 确保计量的准确性和稳定性
比例计量泵是冷轧堆染色设备的核心部件,其计量的准确性和稳定性,是得色量深浅、匀染性优劣、重现性好坏的关键。因而,染色前一定要以容量、尺寸完全相同的二只不锈钢桶和不锈钢刻度尺,来检测比例泵的混合比是否为4:1.如果有明显差异,必须进行调整。
1.5 客商认可样处方,不能作为试产(或投产)的依据
原因有三:
第一,先期打客商认可样所用的染料、助剂,与后期试产(或投产)所用的染料、助剂客观上存在差异,这会导致试产(或投产)的色泽失准;
第二,打认可样所用的小轧车与车间用均匀轧车的轧余率不会相同一致,这会直接造成大样与小样的深度差;
第三,客商认可样的处方,有可能存在缺陷,如果直接试产(或投产)有一定的风险。因此试产(或投产)前,务必要以认可样处方为依据进行“复样”。
复样必须注意三点:
①必须采用车间准备试产(或投产)的半制品布、染料、助剂复样。
② 必须以车间均匀轧车替代打样小轧车浸轧。
③必须以经验丰富、出样准确、快捷的打样高手复样。
实践表明,换人复样,既可以有效消除因半制品、染料、助剂质量的差异给小样放大样的准确率造成的影响,又可以从根本上克服认可样可能存在的染料配伍不当、助剂使用有误、打样操作欠妥的问题。所以,试产前复样,对提高小样放大样一次成功率十分有效。
1.6 染料、助剂要分桶称料
活性染料先以适量60-65℃软化热水(施加螯合剂)打成匀透的浆状,再以60-65℃热水冲洗倒入高位化料桶中,在搅拌下以冷水冲至规定液位(同时加入透芯油),之后以夹层流动冷水冷却至室温备用。水玻璃胶凝性大,必须以60-65℃热水(最好是软水)预先溶解,尔后用泵打入高位化料桶中,在搅拌下以冷水稀释至规定液位的80%,10min后加入液碱并冲至规定量,再以夹层冷水冷却至室温备用。
1.7 检测染色设备的运转是否正常
特备的轧槽、导辊、输液管等是否清洁,以防造成沾污或绉条擦伤。
2. 认真选择活性染料
活性染料冷轧堆法染色与轧烘蒸法染色相比,对染料性能的要求相对较高,特别是以下四个方面。
2.1 染料的耐盐耐碱溶解稳定性
这是因为,电解质对染料的溶解具有强大的“盐析作用”,会使染料的溶解度大大下降。碱剂会使染料的β-羟乙基砜硫酸酯基发生“消去反应”,显著降低染料自身的溶解能力。所以在盐、碱共存的染液中,染料容易产生聚集、絮集,甚至是沉淀。
轧烘蒸法的染液呈中性,电解质含量也很低(仅染料中含部分元明粉),而冷轧堆法的染液呈现较强碱性( pH=12-13),而且电解质浓度也较高。因此用于冷轧堆染色的活性染料,必须具有更高的耐盐、耐碱溶解稳定性。
2.2 染料的耐水解稳定性
活性染料在水中(尤其是碱性水中),其活性基团容易发生水解而丧失上染能力。冷轧堆染色染液的碱性强,染料的水解速率快,倘若染料的耐水解稳定性欠佳(尤其是是耐水解稳定性不同的染料作拼染时),很容易产生头-尾色差或卷-卷色差。所以,冷轧堆染色不仅要求染料的耐水解稳定性好,而且各拼色组份的耐水解稳定性还得要相似。比如,雷马素红RGB与雷马素兰RGB 的耐水解稳定良好,但由于雷马素黄RCB的耐水解稳定性差,这组三元色就容易产生染色色差。
2.3 染料的直接性不宜过高,各组份要相近
这是由于活性染料在冷轧堆法的染液中(盐、碱共存),比在轧烘蒸法的染液中(中性少盐),对纤维的直接性要高得多。直接性过高,在浸轧过程中很容易产生前后色差(深浅差、色光差)的缘故。
2.4 染料与纤维的反应性更强
这是由于冷轧堆染色,染料-纤维间的键合(固着)反应,是在低温(<25℃下)进行的,尽管染液pH值较高,染料具有较强的反应能力依然是获得高固着率(得色深度)的关键因素。
经检测,常用低温(40℃)型活性染料与中温(60℃)型活性染料中,许多品种都可以用于冷轧堆法染色,但相比之下以乙烯砜型活性染料的综合实用效果最好。近年来,许多染料生产厂家推出了专用于冷轧堆染色的系列活性染料,如浙江龙盛集团股份有限公司的科华素CP系列活性染料等。其中,大部分染料品种可以直接选用,唯黄色品种由于耐水解稳定性良莠不齐,需认证加以选择。
3. 认真选用固色碱剂
3.1 传统采用水玻璃-烧碱作固色碱剂
主要利用其二点:
一是,水玻璃是弱酸强碱的盐,在水中会水解而呈现碱性,而且其释碱温和,对染浴pH值又有一定的缓冲能力;
二是,水玻璃在水中具有突出的胶凝性质(尤其在浓度较高时会形成胶粒群),由于其比表面积大,吸附能力强,可明显提高纤维(织物)的抱水(染液)能力。这对防止布卷中的染液,在堆置过程中因重力或挤压而产生“排液”,或不均匀“移动”而导致染色不匀的现象,具有一定的积极作用。
然而水玻璃在实用中有三个隐患:
其一,由于水玻璃的胶凝性大附着力强,易洗性差,容易产生出水不清,引起织物手感僵硬、粗糙;
其二,水玻璃在浓度较高温度较低的条件下,通常以“胶粒群”的形态存在,一旦溶解不良(如水温太低,搅拌不匀,化料时间过短),轧染后就很容易产生“硅胶斑”(白斑)染疵;
其三,容易粘附比例计量泵(特别是冬季),使染液-碱剂的混合比产生异变,从而导致染色结果(深度、色光)不稳定。
因此:
①水玻璃的实际用量并非多多益善。实验表明,40°Be′l:3钠水玻璃的实用量以50-80g/L比较合适。
②冬季冷染时,最好以一剂型冷染固色碱来替代水玻璃-烧碱作碱剂。新型冷染固色碱,是针对水玻璃-烧碱作碱剂所存在的诸多缺点而设计,它具有以下优点:易溶于水,可被水以任何比例稀释,化料容易,几乎不存在溶解不匀不透的问题;对pH值的缓冲能力强,用量浓度在50-100m1/L,范围内变化pH值波动很小,因此其得色量稳定,重现性良好。
活性染料冬季冷染,必要时(如抱水能力强的织物冷轧时)也可以尝试以纯碱-烧碱作固色碱剂。实践证明,纯碱-烧碱法与水玻璃-烧碱法相比,得色深度相当或较深,其得色色光相近。由于纯碱对pH值的缓冲能力比水玻璃更强,所以染液的pH值显得更稳定。特别是没有水玻璃-烧碱法在低温时的上述缺陷,对冷染工艺条件也没有特殊要求。
表1 纯碱-烧碱法冷染对染液pH值的要求
碱剂
| 粉状纯碱(g/L) 360Be′烧碱(ml/L) | 10 10 | 10 15 | 10 20 | 10 25 | 10 30 |
染料与相对得色深度
| pH值 | 13.28 | 13.42 | 13 .55 | 13.62 | 13.72 |
科华素黄CPD | 100 | 119.22 | 121.20 | 127.43 | 127.31 | |
科华素红CPD | 100 | 100.53 | 100.55 | 100.19 | 99.07 | |
科华素藏青CPD | 100 | 103.31 | 105.32 | 104.01 | 102.62 | |
科华素翠兰CP | 100 | 125.14 | 133.13 | 133.69 | 134.67 | |
科华素艳兰CP | 100 | 105.04 | 106.43 | 105.41 | 104.93 |
3.2 冷染固色碱作碱剂染色
冷染固色碱作碱剂染色与水玻璃-烧碱作碱剂染色相比,二者的得色量(固色率)相当,得色色光相接近。在pH、温度、时间相同的条件下,新型固色碱作碱剂与水玻璃-烧碱作碱剂相比较,常用活性染料的染液水解稳定性都很好,都能达到冷染要求。
新型冷染固色碱作碱剂染色,可以从根本上克服水玻璃-烧碱法影响染色质量的诸多问题,如手感较硬、易产生“硅斑”(白斑),以及易粘附导辊,造成绉条、易粘附、比例泵使色泽重现性下降等弊病。 因而,以新型冷染固色碱替代传统的水玻璃-烧碱作碱剂染色,可以获得“优质、高效”效果。
4. 认真选定工艺参数
4.1 固着率
冷轧堆染色,活性染料与纤维的固着反应是在布卷堆置过程中完成的,在轧余率相同的条件下,影响固着率(得色深度)的关键因素有三:一是布卷温度的高低;二是染液碱度(pH)的强弱;三是堆置时间的长短。这三个因素,具有相辅相成相互依存的关系。即,其中一个因素发生改变,其他因素也必须做相应调整,否则染色结果(深度、色光)必然会发生波动。
在实际生产中,冬季气温低(江南一带多为5℃左右),夏季气温高(江南一带多为30℃左右),布卷的堆置温度往往差异较大。因而冬季与夏季生产,对染液碱度(pH值)和堆置时间的要求,就必然有所不同。
4.2 染液的碱度(pH 值)和堆置(反应)时间
冷堆染色最关键的工艺条件一染液的碱度(pH值)和堆置(反应)时间,以及布卷温度的高低(相当浸轧液的温度而并非环境温度),与所染色泽的深浅具有显著的依附关系。比较适合的工艺参数如下:
冬季(<10℃)冷染深色时,适宜的染液碱度pH:13.26-13.50(相当1:3钠水玻璃50克/升+360 Be′烧碱20-30ml/L),适宜的堆置时间为14-18小时。
夏季(25-30℃)冷染深色时,适宜的染液碱度pH:13.05-13.26(相当1:3钠水玻璃50克/升+36°Be′烧碱15-20ml/L),适宜的堆置时间为14-18小时。
冬季冷染浅色时,适宜的染液碱度pH:12.70-13.26(相当1:3钠水玻璃50克/升+36°Be′烧碱10-20ml/L),适宜的堆置时间为6-8小时。
夏季(25-30℃)冷染浅色时,适宜的染液碱度PH:12.0-12.70(相当1:3钠水玻璃50克/升+360Be′烧碱5-10ml/L),适宜的堆置时间为6-8小时。
从中可以看出,冷轧堆染色的工艺(染液的碱度与堆置反应时间),具有这样的规律,随着气温变暖(布卷温度升高),染料要求的最佳染液碱度(pH值)随之下降,而适合的堆置时间则可以基本相同。
也就是说,无论冬季冷染还是夏季冷染,只要将碱剂中的烧碱液用量(5-30ml/l范围内)做适当调整,堆置时间则可以保持一致(即染深色堆置时间为14-18小时;染浅色堆置时间为6-8小时)。这给实际操作提供了方便。
5. 认真打准仿色小样
在实际生产中,既要求染色小样的色泽与染色大样的色泽相似或相符,同时也要求打染小样快捷,以适应高效生产的需要。因而,染小样不能模仿染大样采用“冷堆法”,而只能采用“热堆法”打样。这是因为提高堆置(反应)的温度,可以大幅度提高染料的固着速率,显著地缩短达到固色平衡所需要的堆置时间。
可行的方法有二,一是染样机热堆法,二是微波炉热堆法。
5.1 染样机热堆法打样
热堆法打小样注意亊项:
(1) 染小样的处方必须与染大样完全相同。
(2)染液与碱液务必要分开配制,不可同浴化料。而且,染液与碱液一旦混合,必须立即轧样,不能搁置。因为活性染料尤其是乙烯硫型染料,在较强的碱性浴中会过快分解,容易影响染色结果(深度或色光)。
(3) 水玻璃的实用量不宜过多,要视染液温度高低而定。原则是,染液温度低(如冬季)要少些;染液温度高(如夏季)可适当多些。原因是,水玻璃的胶凝性大附着力强,而且染液温度越低越严重。因此,水玻璃用量过多(尤其在冬季)染液中会产生“胶粒群”,轧染后容易造成“白斑”染疵,还会因染后出水不清,导致织物手感僵硬、粗糙。(注:实验证明,在50-100克/立升范围内,水玻璃用量高低对得色深度的影响不明显)
(4) 烧碱液用量多少是否恰当,对得色量的影响极大。烧碱液实用量的设定,主要看色泽的深浅。但也要看车间染大样时染液温度(布卷温度)的高低。原则是:在10-30ml/L范围内,染深色时用量要高,染浅色时用量要低,车间染大样时,染液温度偏高(如夏季),用量应适当减少。染液温度偏低(如冬季),用量应适当增加,不然会影响小样放大样的准确性。
(5) 染小样堆置(反应)条件(温度、时间)的设定,必须以染色小样的得色深度与室温、长时间堆置(模拟大样的冷堆条件)的得色深度相当或相似为依据。
表2 染深色50℃染样机热堆与15℃冷堆的得色量比较
115℃冷堆20小时
| 50℃热堆时间( min)
50 60 70
60☆
70 | ||||
40 | 50 | 60 | 70 | ||
科华素黄CPD | 100 | 104.15 | 109.49 | 110.62 | 111.35 |
科华素红CPD | 100 | 98.25 | 98.90 | 99.90 | 99.92 |
科华素藏青CPD | 100 | 106.61 | 107.68 | 108.13 | 108.53 |
表3 染深色60℃染样机热堆与15℃冷堆的得色量比较
15℃冷堆20小时
| 60℃热堆时间( min) | ||||
40 | 50 | 60 | 70 | ||
科华素黄CPD | 100 | 100.32 | 111.74 | 113 .07 | 113.67 |
科华素红CPD | 100 | 98.67 | 99.48 | 100.59 | 100.84 |
科华素藏青CPD | 100 | 102.34 | 104.71 | 104.00 | 104.13 |
表4 染深色70℃染样机热堆与15℃冷堆的得色量比较
15℃冷堆20小时
| 70℃热堆时间( min) | ||||
40 | 50 | 60 | 70 | ||
科华素黄CPD | 100 | 105.78 | 113.00 | 115.38 | 115.89 |
科华素红CPD | 100 | 94.60 | 104.24 | 105.45 | 105.60 |
科华素藏青CPD | 100 | 100.25 | 102.44 | 103.60 | 103.69 |
从检测数据可以看出三点:
①常用冷染活性染料,在适当的条件下,以染样机热堆法打样,其得色深度完全可以达到或超过冷堆染色的水平,这说明染样机热堆法能够适应冷堆染色打样的要求。
从整体效果看,60℃热堆法打样相对比较合适。
②打样的热堆时间与热堆温度之间,依附关系密切。热堆温度高所需的热堆时间短;热堆温度低,所需的热堆时间长。因此,打样时的堆置温度与堆置时间必须相互对应,不然势必要影响得色深度与得色色光。
③染样机热堆法打样,其得色深度与冷堆法染色相比,多数染料偏深(偏深幅度一般为O-15%),而且不同染料的增深趋势不尽相同。
因此采用染样机热堆法打样,必须掌握染料的上色特点,在放大样前,应预先对染色处方进行必要的调整,而不宜按小样处方实放。这对提高小样放大样的一次成功率至关重要。
5.2 微波炉热堆法打样
所谓微波炉热堆法,就是将轧染样放入微波炉内热堆(反应)染色。具体方法:配液、轧样与染样机热堆法相同,只是将轧染样悬挂在微波炉专用带盖塑料盒中(预先加底水50ml),在选定的档位加热适当的时间,便可水洗、皂煮、水洗。
以广东佛山顺德格兰微波炉电器有限公司产品(型号P80D23NIP - B5CBO)、额定输入功率1300w、微波输出功率800w、额定微波频率2450MHz)为例,适合的加热(热堆)条件为:解冻档,加热堆置时间为7min。
表5 微波炉热堆法与常规冷堆法染色效果比较
15℃冷堆 20小时 | 微波炉热堆时间( 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 | |
科华素黄CPD | 100 | 标准 | 96.11 | 偏红 | 105.02 | 偏红 | 106.25 | 偏红 | 106.90 | 偏红 |
科华素红CPD | 100 | 标准 | 93.34 | 微兰 | 100.88 | 微兰 | 104.95 | 微兰 | 105.02 | 微兰 |
科华素藏青CPD | 100 | 标准 | 102.47 | 稍黄 | 105.25 | 稍黄 | 104.78 | 稍黄 | 103.46 | 稍黄 |
科华素翠兰CP | 100 | 标准 | 101.18 | 略黄 | 108.86 | 略黄 | 113.80 | 略黄 | 112.89 | 略黄 |
科华素艳兰CP | 100 | 标准 | 71.49 | 偏红 | 89.01 | 偏红 | 116.19 | 偏红 | 113.62 | 偏红 |
从检测数据可见:微波炉热堆法染色,其得色深度完全可以达到或超过冷堆法染色的水平。这表明活性染料冷轧堆染色,同样可以采用微波炉热堆法打样,而且堆置时间短出样效率高。
不过,微波炉热堆法打样与染样机热堆法打样存在着共同的缺点,即和冷堆法染色相比,其得色色光有一定程度的变化,其得色深度有明显的增深,特别是不同染料的表现又不尽相同。因此在小样放打样前,务必要根据所用染料具体的得色表现,对小样处方预先做适当的调整,这对提高小样放打样的准确率是必须的。
6 . 病疵的预防
6.1“鱼骨印”染疵的预防
冷轧堆染色时织物浸轧染液后直接卷绕在A字架上,在堆置的过程中完成固着反应。因此织物边与边之间的缝接处,会由于缝线的存在以及缝线分布的不均匀性,使上下多层织物因卷绕压力大小不匀,局部含液多少不同,而产生明显的“鱼骨印”(又称缝头印)染疵。这是冷轧堆染色方式的必然现象。
“鱼骨印”染疵行之有效的应对措施:
① 织物上卷能力要适中,不宜卷绕过紧,使织物与织物之间的“层压”适当减小,这有利于减轻“鱼骨印”。
② 使用针棉蜡线缝头(如6″40S/2×3针棉宝塔线)。由于针棉蜡线有一定的吸水性,也有利于减轻“鱼骨印”。
③ 反面缝头(包缝),使缝线的正面(平面)在织物反面,使缝线的反面(凹凸面)在织物的正面。由于缝线的平滑面与织物的正面相接触,所以可使织物正面的“鱼骨印”染疵得到明显改善。
④ 织物要正面朝上进布,A字架采用轴心传动。织物之间的缝接口要在打卷的过程中,以500px 宽的塑料薄膜覆盖。
实践证明,以上举措四管其下,“鱼骨印”染疵可以得到良好的解决。
6.2 “色差”染疵的预防。
活性染料冷轧堆染色,布面色泽的匀染效果相对较好。其原因,一是冷轧堆染色没有中间烘燥,不存在因烘干快慢不同而产生“泳移色差”;二是现代均匀轧车的压力具有良好的可调性,只要控制好轧辊的工作状态,通常不会因轧液率不同而产生“左右色差”或“边中色差”。
冷染染色最容易发生的是“前后色差”,即开车初期与开车后期的色泽(深浅、色光)会产生“渐进式”变化。也就是说,随着轧染时间的延长,得色深度产生逐渐走浅的趋势,得色色光会产生明显的波动。
产生“前后色差”的主要原因及预防措施如下:
(1) 染料亲和力的影响及预防措施。
冷轧堆法染色与轧烘蒸法染色不同,轧烘蒸法的染液中不含碱剂呈中性,而且电解质的含量很低,仅染料中含有少量;冷轧堆法的染液中,含有较多的水玻璃、烧碱,水玻璃/烧碱既是碱剂也是电解质。所以,冷染染液的碱性较强(pH=12-13),电解质浓度也较高。
冷轧堆法染色通常采用单乙烯砜型或双乙烯砜型活性染料,而乙烯砜型活性染料在较强的碱性浴中,即使在室温(5-30℃),其β-羟乙基砜硫酸酯活性基也会发生消去反应,产生化学活性很强的乙烯砜基(-S02CH-CH2)。这不仅会使染料的反应性大幅度增强,同时也会使染料的直接性显著增大。再加上大量钠离子(Na+)的存在对染料产生的“促染”作用,使得冷染染液中的染料对纤维的亲和力,远远高于轧烘蒸染色法。
在浸轧过程中,织物(纤维)带走的染料,除了随染液带走的染料外,还会因染料亲和力的存在,额外超量带走部分染料。所以,开车初期阶段总是得色偏深,开车后期阶段总是得色偏浅,随着轧染时间的延长,染液的不断补充,染液浓度达到平衡后,得色深度才会逐渐稳定下来。
冷轧堆法染色,由于染料在水玻璃、烧碱共存的染液中亲和力更高,浸轧过程中超量带走的染料量更多,所以冷轧堆染色的“前后色差”,比轧烘蒸法染色更加显著。
须采取以下预防措施:
① 要在实用条件下,通过比移值(Rf)值的检测,来选用亲和力相对较低而且相近的染料配伍染色。
② 要采用低于或等于30L且有液面自动控制装置的小轧槽浸轧染液,以加快染液的更新速度,减小染液的浓度差异。
(2) 染料水解性的影响及预防措施。
经检测,中温型活性染料在中性浴中的水解稳定性最佳,相比之下,均三嗪型活性染料是耐碱不耐酸,而乙烯砜型活性染料则是耐酸不耐碱。在较强的碱性浴中,即使在室温条件下,乙烯砜型活性染料也具有较高的反应活性,容易和水发生水解反应,而丧失固着功能,导致得色量下降。
H-OH+D-R-X→D-R-OH+HX
水 染料水解染料酸
由于冷轧堆染色的浸轧液,是染液与碱液的混合液,碱性很强,所以其浸轧染液的水解稳定性,要比轧烘蒸法的染液相比差得多。
表6 雷马素RGB三原色冷染染液的水解稳定性
染色 温度 ( ℃) | 染液放置时间 ( min)
| 雷马素黄RGB | 雷马素红RGB | 雷马素蓝RGB | |||
织物的相对得色深度 (%) | 染料的相对水解率 (%) | 织物的相对 得色深度 (%) | 染料的相对水解率 (%) | 织物的相对得色深度 (%) | 染料的相对水解率 (%) | ||
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 |
染料的相对水解率,以轧样相对得色深度的下降程度来表示。
从检测数据可以看出:
雷马素RGB三原色用于冷轧堆染色,其冷染染液在冷温(15℃)条件下,雷马素红RGB和雷马素蓝RCB的水解稳定性优良,其水解稳定时间(水解率低于3%的时间)可达40~50min。不过它对染液温度特别敏感,当染液温度偏高(30℃)时,其水解稳定性会显著下降,水解稳定时间只有10~15min。
而雷马素黄RGB的水解稳定性则很差,即染液在低温(15℃)条件下,其水解稳定时间也达不到10min。在染液温度较高(30℃)的条件下,其水解速率更快(10min内的水解率可达32.72%)。
这表明雷马素RCB三原色用于冷轧堆染色,存在着水解稳定性不配伍的严重缺陷,很容易产生色光的波动,因此并不适应冷轧堆染色的要求。
活性翠蓝和活性艳蓝这两只特殊色,在冷染液水解稳定性方面的表现,依然是个性十足,与众不同。活性翠蓝的冷染染液,在低温(15℃)条件下的水解稳定性非常优秀,其水解稳定时间可达50mim以上。即使在染液温度偏高(30℃)的条件下,其水解稳定时间也可以达到20min左右。这是其他活性染料无法比拟的。显然,这是由于活性翠蓝在碱性浴中反应活性相对较弱的缘故。
活性艳蓝在这方面的表现,却与活性翠蓝相反,其冷染染液的水解稳定性显得很差。在染液温度偏高(30℃)的条件下,其水解行为特别激烈(10min内的水解率高达7.82%),根本无法适应生产的要求。即使在染液温度较低(15℃)的条件下,其水解稳定时间也仅有20min左右。显而易见,活性艳蓝的水解稳定性差,是因活性艳蓝在碱性浴中的反应活性较强所致。
在实际的冷轧堆染色中,尽管使用30L的小轧槽浸轧,染液更新较快,但对染料水解稳定性的要求依然严格。原因是,常用活性染料在碱性较强(pH>12)的条件下,其水解稳定时间与染液更新周期相比,许多染料的水解稳定性并不尽如人意。
生产厚型织物时,多数活性染料的水解稳定性均可适应。而生产薄型织物时,染料水解的情势就显得很严峻。比如以30L小轧槽浸轧,10min之内的相对水解率仅低于3%的染料方能适用,否则必然要产生前后色差。
乙烯砜型活性染料,普遍存在着碱性水解问题。在冷染染液中由于碱性强(pH= 12-13),染料的水解问题尤为突出,因而在冷染浸轧过程中,随着浸轧时间的延长,染料水解量的增加,在一定时间内,其得色会产生走浅趋势(即前后色差),这是必然的。
应对举措如下:
①不同结构的活性染料,其水解稳定性不尽相同。水解稳定性差的染料,不但染料的浸轧液不稳定,会产生明显的前后色差,在布卷上反应时,其水解量也相应较大,会降低得色量。因而在实用条件下,对染料的水解稳定性进行检测,选择水解稳定性相对较好而且相近的染料配伍染色,这是必需的。
②一定要选用低于或等于30L的小轧槽浸轧染液,以加快染液的更新,保持染液的新鲜、稳定。
③克重在l50g/m2以下的轻薄织物,原则上不适合冷轧堆法染色。原因有三:一是织物身骨轻薄,抱水能力差,在浸轧过程中容易因布面“挂液”而产生“泪痕”染疵;二是过分轻薄的织物,会暴露更多明显的“缝头印”;三是轻薄织物浸轧时,带液量少染液的更新周期长,“前后色差”相对明显。
(3) 染色温度的影响及预防措施。
检测结果证明,乙烯砜型活性染料在冷轧堆法染色中,对染色温度(指轧染染液温度与布卷温度)十分敏感。即使温度在冷染(5-30℃)范围内波动,染料的水鳃量也会产生较大的差异,从而导致得色深度产生显著的变化(即形成色差)。
冷轧堆法染色,虽说是“冷染”,但轧染染液的温度很难保持自然水温或自然室温,染液温度总是产生偏高的波动。
其原因有三:
①活性染料具有良好的溶解度,但这是指在50-60℃的温水中,并非指在冷水中,因此染料必须以60℃的温水溶解(尤其是染深色时)。水玻璃在冷水中的溶解度差,而且胶凝性重,这不仅对轧染色泽的均匀度有危害(容易产生白斑染疵),更会影响织物的手感,因此水玻璃更需要热水溶解。倘若染液或碱液的温度未能冷却至室温就投入了生产,这势必要造成轧染温度升高。
②活性染料的固色碱剂(烧碱、纯碱、水玻璃),在溶解和稀释时都具有放热效应。因此当染料和碱液混合时,便会引起染液的温度自然升高(经检测,一般可提高2-3℃)。
③当前机织物的练漂采用大卷装者居多,大卷装落布卷绕紧、卷径大、温度高、散热慢,即使放置过夜,布卷的温度仍然会外冷里热、边冷中热,很难实现均匀冷却,更难接近水与环境温度。因而轧染染色时,织物蕴含的热量会不断带人染液中,从而导致染液温度升高。轧染温度升高布卷温度随之增加,染料的水解量显著增大,这必然要引起深度色差。
应对措施如下:
①染料和水玻璃要采用60℃的温热水提前溶解。开车前,要预先利用化料桶夹层的冷却水,将溶液冷却至室温而后使用。为此化染料与化碱剂的高位槽应各配备三只,以便交替使用。
②冷染深浓色泽或使用溶解度较低、缔合度较大的染料染色时,可酌情添加适量的尿素,意在增进染料的溶解度,提高染料的溶解稳定性,防止染料在染液冷却过程中因过度聚集给匀染性、染深性与色牢度造成不良影响。
③待染半制品布,在进轧槽前要通过打冷风或冷水辊冷却,使布面温度均匀降至室温,以确保染液温度的稳定。
④采用低于或等于30L的小轧槽浸轧染液,以加快染液更新速度,减小温度差。
(4) 布卷卷布太长对色差的影响及预防措施。
布卷卷布过长,会使布卷两端的堆置(反应)时间产生较大差异。当堆置时间不足时,会因布卷首尾固着率不同,使布卷产生头尾(前后)色差。
因此布卷卷布不宜过长,堆置时间要充分,而且堆置时间要以卷尾为准计算。
(5) 滤网或比例泵堵塞对色差的影响及预防措施。
冷轧堆染色大多采用水玻璃/烧碱作同色碱剂,而且水玻璃的用量浓度较高(50-80g/L)。由于水玻璃的黏附性大(尤其是低温季节生产时),会逐渐黏附或堵塞输送碱液的管道滤网或比例泵,使碱液的混合比渐渐减小,从而导致染料的固着率随之下降,而产生“前后色差”。
(6) 除以上问题要注意外,以下问题也要注意:
①不宜人为改善布卷堆置的环境温度。冷轧堆染色,染料纤维间的固着反应,是在堆置过程中完成的,而堆置温度是染料固着速率快慢、固着率高低的关键因素。所谓堆置温度,实际是指布卷自身的温度(近似轧染染液的温度),而绝非指布卷的环境温度。染液温度适当提高布卷温度随之提升,这会显著缩短染料达到固着平衡的时间。而染液温度提高,染料的水解稳定性明显下降,得色量会随之降低。
人为地控制染液温度在实际生产中并非易事,很容易因温度波动造成色差,所以人为地提高染液温度的举措并不可取。而提高布卷堆置的环境温度(如布卷进窑洞以蒸汽管加温或布卷封闭空调加温等),只能提高布卷的表面温度。布卷内层由于织物卷绕紧出,环境温度很难均匀渗入。因此很容易因布卷内外层温差较大(尤其是夏季),固着条件不同,产生内外,边中色差染疵。因而刻意提高布卷的环境温度,不但不能提高布卷的整体温度,也不能增进染料在布卷中的整体反应速率,所以并非良策。
染料-纤维间的反应速率,主要由反应温度与反应pH值二个因素决定的。适当提高染液的碱度(pH值),在自然温度下轧染、堆置,既不刻意提高染液温度,又不刻意改变环境温度,这才是明智之举。
②染液中不宜追加电解质。浸染染色,染料是靠自身的直接性上染,所以有必要添加电解质促染,以提高染料的竭染率。
冷轧堆染色同连续轧染染色一样,染料主要是靠机械性进行浸轧上色,所以并不要求染料具有过高的直接性。因为染料的直接性过高,在织物浸轧染液的过程中,会有部分染液被纤维超量吸附,使初始染液浓度与平衡染液浓度产生明显差异,导致开车初期产生一定数量的不良产品。
冷轧堆染色不仅和浸染染色不同,和连续轧染染色也有重大区别。连续轧染染液不含碱剂,电解质也很少(仅染料中含有少量),所以染液呈现中性,染料的直接性较低,这不仅有利于实现头尾色泽匀一,更有利于染料的稳定溶解。
冷轧堆染色则不然,其染液是由染料和碱剂组成,所以具有突出的二大缺陷:
一是固色碱剂,在水中会电离,可以释放出大量的Na+,除了可以有效消除织物表面的负电荷,有利于染料吸附,还可以明显提高染料的直接性,产生促染作用。这一点,对轧染色泽的匀一性显然是有害无益的。
二是染色的浸轧液碱度较高,pH值通常大于12,中温型活性染料在如此高的碱液浴中,β-羟乙基砜硫酸酯活性基会迅速发生消去反应,硫酸酯基脱落变为乙烯砜基。消去反应的发生,会导致染料具有很强的化学活性,反应性强直接性高,会引起染料产生“瞬染”现象,从而降低匀染效果。由于亲水性的β-羟乙基砜硫酸酯基变为疏水性的乙烯砜基,染料本身的水溶性会迅即下降,一些耐盐、碱溶解稳定性差的染料(如活性艳兰),会发生显著甚至严重的絮集、沉淀,从而使染料丧失正常的上染性能,乃至产生重大质量损失。
可见,冷轧堆染色没有再追加电解质的必要。因为再追加40- 50g/L电解质,轧染液中的染料无疑会因电解质(盐、碱)混合浓度更高,直接性更大,吸附更快,溶解度更小,骤集度更大,匀染性更差。
③浸轧后的布卷要立即用塑料膜包封。浸轧后的布卷,要立即用塑料薄膜包裹出封。目的有三:一是保湿。防止布卷外层和二端风干,导致得色变浅,产生“浅头子”与“边中色差”染疵。二是保温。即可防止布卷温度散失,又可防止环境温度入浸。可有效减少环境温度对布卷温度的干扰,从而确保布卷温度内外、边中均一,杜绝“内外色差”与“边中色差”产生。三是隔绝空气。减少CO2对布卷的侵蚀,导致织物上的水玻璃变质,形成硅酸胶。硅酸胶的比表面大附着力很强,易洗性很强,极易因硅酸胶去除不净,造成布卷外层与二端的织物手感粗糙、僵硬、质感不一。
包裹密封后的布卷,在堆置反应时需低速运转,转速以4-6转/分钟为宜。因为静止堆置,布卷中的染液会自然下沉(涤棉或涤锦等抱水性差的织物,或轧余率高的场合,最容易发生),因而会造成布卷的色泽产生有规律的梯形“段差”染疵。
④布卷堆置后要即时清洗。采用水玻璃-烧碱法冷堆染色,布卷堆置后应以热水清洗,不宜加酸中和。因为,水玻璃在酸性浴中会折出硅酸,形成附着力强的硅酸胶,从而降低净水效果,烘干后容易引起织物手感粗糙、僵硬,甚至产生硅斑(白斑)。