新型环保载体KX-400T在染整工艺上的应用总结


卢华翠,余志军

(广州市科新新材料科技有限公司  广东广州  511340)


摘  要:本文介绍了新型环保型染色载体KX-400T在织物染色加工的应用,如涤纶及其混纺织物,即涤/毛、涤/毛/腈、涤/氨等的100℃低温染色,玉米纤维的90℃低温染色,普通涤纶的修色,涤纶纱或散纤维的回收加工等,实践证明,染后织物染色深度好,染料利用率高,各项牢度合格。新型环保型染色载体KX-400T具有很高应用前景和市场价值。

关键词:涤纶;玉米纤维;修色;低温染色;纱线回收利用


Application of Carrier KX-400T in Dyeing and Finishing Processing


Huacui Lu, Zhijun Yu

(Guangzhou Innovative New Material Co.Ltd., Guangzhou 511340)


Abstract: This paper introduces the application of new environment-friendly dyeing carrier KX-400T in fabric dyeing processing, such as 100℃ low temperature dyeing of polyester and its blended fabrics, such as polyester/wool, polyester /wool /nitrile, polyester/ammonia, 90℃ low temperature dyeing of corn fiber, color modification of the ordinary polyester, recovery and processing of polyester yarn or bulk fiber, etc, The results show that the dyed fabric has good dyeing depth, high dye utilization rate and qualified fastness, So the carrier KX-400T has high application prospect and market value.

Key words: Polyester; Corn fiber; Color modification; Low temperature dyeing; Yarn recycling


前  言

涤纶属于聚酯纤维,是一种疏水性合成纤维,由于分子中无特定染色基团,在大分子末端仅有少量亲水官能团-OH,纤维的公定回潮率为0.4%,亲水性差,在水中难膨化,给染色带来一定困难。因此,涤纶散纤维及其制品的染色方法主要有高温高压法、热溶染色法和载体染色法。

通常,载体分子的结构小,比如小体积酯类化合物很容易进入聚酯纤维的无定型区内部,与纤维发生氢键范德华力结合,削弱纤维之间的相互作用力,起到增塑膨化作用。因此,在载体染色法中,载体能使纤维更容易产生空穴,有利于分散染料向纤维内部扩散,起促染作用,因此,该类化合物也能作为涤纶染色促进剂。

更重要的是,载体还会使得纤维间的结合力减弱,纤维分子的热振动激化,使玻璃化温度降低,增加产生大空隙的机会,提高了染料在纤维内的扩散速度,促进染料上染。因此,载体染色可以降低涤纶染色温度。载体的基本结构为各种芳香族化合物。

研究工作指出,在国内早期选择的载体多数为乳化冬青油、乳化甲基萘、乳化苄酯等,尽管上染效果较佳,但毒性很大,或影响染色色光及牢度,且生物降解性差,污染环境,限制了载体在织物染色中的应用[1]。也有采用甲基萘作载体的报道,但使用后不易清除,残留于织物上.不利于人体健康和环境保护,应用也受到很大限制[2]

环保型载体是上世纪末开始出现的,具有无毒、无味、易生物降解,易乳化、稳定、易合成、成本低廉、对织物日晒牢度无影响,不降低织物强度等优点。已报道的主要有N-烷基-吡咯烷酮类、烷基酰胺类、邻苯二甲酸酯类、脂肪酸酯类等。

邻苯二甲酰亚胺及其衍生物(BIP)是重要的药物中间体,可生物降解,对涤纶纤维和分散染料均有一定的亲和力,孔令红等人合成了一系列的邻苯二甲酰亚胺衍生物,将其中优异的几种化合物与乳化剂按一定比例复配后制备了高效环保型载体,将其用于涤纶沸染工艺,促染效果好,获得了很高的染色表观深度[3]。由于生产原料的原因,市场上BIP的价格偏高,性价比偏低限制了载体BIP在织物染色中的推广。

尚润玲等人采用无毒、易生物降解的有机酯类化合物,制备了环保载体AB,将其用于涤纶纤维织物的低温染色,对分散染料在涤纶织物上的提升性,移染性及染色织物的色牢度等各项性能均很好。白建红等人以小分子酯类化合物为主要原料,制备了环保载体C,载体用量0.3g/L,105℃染色时染色效果与高温高压相差不大,虽与常规染色温度130℃有了较大的降低,但尚未达到最佳的染色温度[4]

吕小兰等人将环保载体DM-2308用于涤纶织物低温染色,载体用量3%(owf)时,可实现涤纶的110℃染色,染色效果与常规高温高压法相当,基本满足工厂涤毛织物的染色要求。但染料利用率太低,限制了此类载体在织物染色中的应用[5]

新型环保型染色载体需具备无味、无毒、在较低温度下稳定、易乳化的特点。经过反复的小试和大试,并不断验证和经验总结,广州市科新新材料科技有限公司正式推出新型环保型染色载体KX-400T,主要成分为含有机酸脂类的乳化体系,为阴离子和非离子复配物,外观呈微黄或透明液体,pH值(1%水溶液)为6.5±0.5,水中分散极佳,使用简单。

本文着重介绍新型环保型染色载体KX-400T在织物染色加工的应用,如涤纶及其混纺织物如涤/毛、涤/毛/腈、涤/氨等的100℃低温染色,玉米纤维的90℃低温染色,普通涤纶的修色,涤纶纱或散纤维的回收加工等,以供各位染色加工师父参考,以期最大地发挥其市场价值。

(1)涤纶/羊毛混纺织物的低温染色

为了增加纺织品的花色品种、改善单一纤维的性能缺陷、提高织物的穿着舒适性和档次,因此,我们使用的织物常常由不同纤维混纺而成。但是,在实际生产中往往会由于纤维间染色温度的巨大差异,造成染色工艺实施的难度。

比如涤纶与羊毛、羊毛与涤纶腈纶、涤纶与锦纶、涤纶与氨纶等混纺织物,羊毛、腈纶、锦纶和氨纶等纤维在高温条件下纤维大分子容易发生水解断键、收缩变形等现象。从而造成强力下降、手感糙硬等问题。同时,有些染料在高温条件下易水解、离子化而产生色变、色光不稳和色浅等现象。因此,只能采用低温染色工艺。本文以涤纶/羊毛混纺织物为例,介绍新型环保型染色载体KX-400T在100℃染色工艺上的应用。

(2)玉米纤维织物低温染色

玉米纤维,也是一种聚酯纤维,又称聚乳酸(PLA)纤维,是以小麦、玉米等含淀粉作物为原料,经发酵转化成乳酸,再经聚合、熔融纺丝而制成的。可生化降解,最终分解物是二氧化碳和水,在光合作用下又可生成淀粉,是最名副其实的人工合成的有机高分子“绿色产品”和“环保产品”,得到了科技界和企业界的广泛关注[6-9]

玉米纤维,属于高强、中伸、低模量纤维,制成的织物强力高、延伸性和悬垂性好、膨松性好、手感柔软,但纤维回潮率低、吸湿性差,也属于疏水纤维。其玻璃化温度57℃,熔点175℃,不耐高温。综合织物的染色效果和强力损失,玉米纤维织物一般在110℃用分散染料染色。

本文将新型环保型染色载体KX-400T用在玉米纤维90℃染色过程,研究载体对玉米纤维分散染料染色过程中的增深作用,实现玉米纤维低温染色的可能性,从而在玉米纤维染色过程可减少织物的强力损伤和节省能源。

(3)涤纶的高温高压修色

载体除了应用低温染色工艺外,在常用的还是涤纶染色后的修色。在实际生产中,影响染色质量的因素较多,如染料自身性能、染色处方、升温曲线、染色助剂的选择、装缸量和布循环速度等,处理不当,这些都容易造成色花或色差;化料方法不当或不充分,布面或缸体不净以及油、浆料导致的染料返沾等,易引起色点。在染色过程中,除了上述影响因素外,还需要对已产生的染色疵病进行回修。

但是,近年来,由于成本和环保压力,染整工艺不断缩短,而且化纤织物织造时所用上油剂增多,油质变差,再加上生产回用水使用量增加等因素,染色问题越来越多,且原因复杂,回修难度很大,往往要进行多道回修。新型环保载体KX-400T,也可以作为修补剂使用,具有修色、去油污和防返沾等多重功效,适合解决复杂色花、色点和色档问题,实践效果好,节约成本。其分散性好于常规修补剂,复配匀染剂用于染色过程,可起到预防色花,提高染色成功率的作用。

(4)杂色涤纶纱的回收利用

做过染厂的同行都知道,为了保证足额供应客户的产品数量,我们都会增加5~10%的数额,以备加工过程的减损,但结果都是或多或少产生尾数,日积月累,也就产生尾数不少的“废涤纶纱”,当废弃物被回收,但实际上这些废料质量并不一定差。近年来,由于成本和环保压力,回收利用这些“废涤纶纱”也变得有意义了。

1.试验

1.1 材料与仪器

织物:15tex/60F(100D/48F)本白涤纶双面针织布,涤纶/羊毛混纺织物(70/30),100%羊毛。玉米纤维针织物(35516g/m2)。15tex/60F(100D/ 48F)涤纶双面针织布(本白+色布)。

染化料:常规高温匀染剂KX-2104,新型环保型染色载体KX-400T、除油剂KX-308D(广州市科新新材料科技有限公司)。98% HAc(分析纯,西陇化工有限公司),分散黑EX-SF、分散红玉S-2GFL、分散深蓝HGL、分散黄棕2RFL(浙江龙盛染料化工有限公司)、去离子水。

仪器:JJ6000型电子天平(上海精胜科学仪器有限公司),101B-2型烘箱(佛山市精科试验仪器有限公司),ECO-24型Rapid全能型试色机,Ultra Scan VIS计算机测色仪(美国Hunter lab),方圆Y571B型摩擦色牢度仪(温州大荣仪器有限公司)、Seven Easy 20实验室pH计(梅特勒-托利多仪器有限公司),YG026C型多功能电子织物强力机(江苏三思公司)。

1.2 染色

1.2.1 载体染色和常规高温高压染色处方及条件

A.载体染色处方及条件

分散染料     3%

载体            1~3%

pH值           5.0~6.0

浴比            1︰10

温度            100℃

时间            60min

B.高温高压染色处方及条件

分散染料        3%

pH值           5.0~6.0

浴比            1︰10

温度            130℃

时间            60 min

图片.png

分别用低温载体法与高温高压染色法对深色织物染色调节工作液DH值至5.0,加载体的使用110℃染色60min。常规高温高压工艺不加载体使用130℃染色60min,水洗,烘干(不超过110℃)。

还原清洗处方及工艺条件

保险粉         1.0 g/L

纯碱            1.5 g/L

浴比            1︰10

温度            80℃

时间            15min

烘干温度     100℃

1.2.2 玉米纤维染色处方及条件

分散染料         3%

载体             1~3%

pH值            5.0~6.0

浴比             1︰10

温度              90℃

时间              60 min

图片.png

还原清洗处方及工艺条件:

保险粉           1.0 g/L

纯碱              1.5 g/L

浴比              1︰10

温度              80℃

时间              15 min

烘干温度       100℃

1.2.3 修色处方及条件

将2.5g染色涤纶织物与相同规格的白布沿一边缝合,放入同一染浴处理。

载体          1~3%

pH值         5.0~6.0

浴比          1︰10

温度          132℃

时间          40 min

图片.png

2.测试方法

2.1 K/S值

采用测色仪在孔径20mm和D65、10°视角下测试染色织物的K/S值。将每块染色后的织物试样叠3~4层(同一组测试的织物试样所叠层数应相同);进行3次测试取平均值。染色织物K/S值越大,表示得色量越高;反之,K/S值越小,表示得色量越低[3]

2.2 耐皂洗色牢度

使用SDC ISO六纤维贴衬布,参照GB/T 3921-2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》测定。

2.3 耐摩擦色牢度

使用GB/T 7568-2008标准棉贴衬织物。参照GB/T 3920-2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测定。

2.4 染色相对深度

染色相对深度计算如式(1)。

图片.png

式中:d为染色相对深度,%;K1为载体染色样的K/S值;K2为常规高温高压染色样的K/S值。

2.5 断裂强度

使用GB/T 3923.1-2013《纺织品织物拉伸性能 第1部分:断裂强度和断裂伸长率(条样法)》测定。

2.6 移染性

移染率采用Color-Eye 7000A型分光测试仪,分别测定移染后白布和色布的K/S值,按式(2)计算移染率,数值越高,说明修色力越强。

图片.png

2.7 修色色变测试

采用Color.Eye 7000A型分光测试仪测定,计算△E值,△E越大,表示与原布色差越大色光变化。

3.结果与讨论

3.1 涤纶/羊毛混纺织物的低温染色

分别用低温载体法与高温高压染色法对涤纶织物进行染色,测试染色样的K/S值和染色深度,耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度和染色后布面残留气味的情况,以及对羊毛强力损伤情况,结果如表1~4所示:

图片.png

由表1~4可知,涤纶织物使用3% KX-400T在100℃条件下染色,K/S值可以达到常规高温高压染色工艺的91%以上。染色后的织物无异味残留,且耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度与常规高温高压染色工艺基本一致。更重要的是,对羊毛的损伤明显优于常规高温高压染色工艺。

3.1.1 生产实践

由于资金原因,广东某厂暂时没有购买高温高压染色缸。基于以上数据结果,尝试用常温溢流染色缸,采用载体低温染色工艺代替传统高温高压染色缸染黑色涤纶。

染色条件为:载体KX-400T用量为3%、pH值为4.5~5.5、染色温度100℃、染色时间60min下。

试生产结果表明:不仅实现了分散染料低温染色、分散与酸性染料同浴染色,且K/S值超过26、耐洗色牢度达到3~4级以上,完全能满足产品要求,节能的同时缩短了工艺流程,提高了生产效率。

3.1.2 小结

新型环保载体KX-400T应用在涤纶织物低温染色中,大幅提升了分散染料低温染色的上染率,染色后的织物无异味残留,且耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度与常规高温高压染色工艺基本一致,能够满足涤纶混纺织物低温染色的要求。更重要的是,对羊毛的损伤明显优于常规高温高压染色工艺。

3.2 玉米纤维织物低温染色

分别用低温载体法与高温高压染色法对涤纶织物进行染色,测试染色样的K/S值和染色深度,耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度和染色后布面残留气味的情况,以及对羊毛强力损伤情况,结果如表5~8所示:

图片.png

由表5~8可知,玉米纤维使用3% KX-400T在100℃条件下染色,K/S值可以达到或者超过常规高温高压染色工艺。染色后的织物无异味残留,且耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度与常规高温高压染色工艺基本一致。更重要的是,对玉米纤维的损伤明显优于常规高温高压染色工艺。

3.1.1 小结

新型环保载体KX-400T可应用在玉米纤维低温染色中使用,大幅提升了分散染料低温染色的上染率,染色后的织物无异味残留,且耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度与常规高温高压染色工艺基本一致,能够满足玉米纤维低温染色的要求。更重要的是,对玉米纤维的损伤明显优于常规高温高压染色工艺。

3.3 涤纶的高温高压修色

分别用低温载体法与普通修色剂对涤纶织物进行染色按1.2.3方法进行修色,测试移染率,考察各修色剂的修色能力,结果如表9~10所示:

图片.png

由表9~10可看出,新型环保型染色载体KX-400T比一般修补剂对染料具有较强的溶解和更强的移染作用。需留意的是,修色后布染颜色变浅,当修色复染一浴进行时,上色也会略浅于无修色剂时的修色。其中,新型环保型染色载体KX-400T修色后,对拉色和复染效果的影响略小于某些市售产品,非常值得染厂修色复染时试用。

3.4 杂色涤纶纱的回收利用

实际上,“废涤纶纱”的回收工艺实际上就是一个修色过程,就是将各种颜色的“废涤纶纱”,放入同一染浴修色,回收工艺:

载体         1~3%

pH值        5.0~6.0

浴比         1︰10

温度         130℃

时间         40 min

图片.png

修色后将会得到近似灰色的同一色纱,再在所得近似灰色加色配色,一般改染为黑色或者深蓝色等较深颜色的色纱。由于后续加色过程是一个常规的工艺,本文不再赘述。

根据客户大生产实践,新型环保载体KX-400T具有修色、去油污和防返沾等多重功效,是“废涤纶纱”的回收工艺的好助手。

4.结论

(1)新型环保载体KX-400T应用在涤纶织物低温染色中,大幅提升了分散染料低温染色的上染率,染色后的织物无异味残留,且耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度与常规高温高压染色工艺基本一致,对羊毛的损伤明显优于常规高温高压染色工艺。

(2)新型环保载体KX-400T可应用在玉米纤维低温染色中使用,大幅提升了分散染料低温染色的上染率,染色后的织物无异味残留,且耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度能够满足玉米纤维低温染色的要求,对玉米纤维的损伤明显优于常规高温高压染色工艺。

(3)新型环保型染色载体KX-400T比一般修补剂对染料具有较强的溶解和更强的移染作用,对拉色和复染效果的影响略小于某些市售产品,非常值得染厂修色复染时试用。

(4)新型环保载体KX-400T具有修色、去油污和防返沾等多重功效,是“废涤纶纱”回收工艺的好助手。

总之,新型环保型染色载体KX-400T在涤纶及其混纺织物100℃低温染色,玉米纤维的90℃低温染色,普通涤纶的修色,涤纶纱或散纤维的回收加工等,都有很好的应用效果;染后织物染色深度好,染料利用率高,各项牢度合格,具有很高应用前景和市场价值。

 

参考文献:

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[2]朱善长.涤纶织物载体法染色[J].印染,1983(06):23-27.

[3]尚润玲,邢昆.新型染色载体对涤纶织物染色的影响[J].染整技术,2012,09(34):23-26.

[4]吴焕岭,崔淑玲.低温染色助剂在涤纶常压染色工艺中的应用[J].针织工业,2009(1):27-47.

[5]吕小兰,廖欢,邓东海等.无味载体DM-2308对涤纶低温染色性能研究[J].

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[7]蔺卫滨,郭利.PLA纤维及其制品的应用特性分析[J].江苏纺织,2006(5):58-61.

[8]魏淳,李光.聚乳酸纤维的发展过程及现状[J].产业用纺织品,2005(7):8-12.

[9]Bhuvanesh Gupta, Nilesh Revagade, Jons Hilborn. Poly (Lactic Acid) Fiber: an Overview[J].Progress in Polymer Science,2007, 32(4):455-482.


作者简介:

卢华翠,湖北武汉人,工程师,长期从事纺织染整助剂研发和应用工作。

手  机:13544595286

邮  箱:66331912@qq.com


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