談智鑫, 林俊雄, 陳維國(guó), 許志偉

(1. 浙江理工大學(xué)先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 杭州 310018; 2. 浙江百德紡織有限公司, 浙江湖州 313200)

棉紗線彩點(diǎn)噴染工藝研究

談智鑫1, 林俊雄1, 陳維國(guó)1, 許志偉2

(1. 浙江理工大學(xué)先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 杭州 310018; 2. 浙江百德紡織有限公司, 浙江湖州 313200)

在自制的彩點(diǎn)紗噴染實(shí)驗(yàn)室模擬裝置上,采用三原色活性染料活性紅3BS、活性黃3RS和活性藍(lán)GD對(duì)棉紗線進(jìn)行噴染,分析主要工藝參數(shù)尿素用量、純堿用量、元明粉用量和汽蒸時(shí)間等單因素對(duì)噴染棉紗線K/S值的影響,并運(yùn)用正交試驗(yàn)對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化,得出最佳噴染工藝為:尿素15 g/L、純堿15 g/L、元明粉20 g/L、汽蒸時(shí)間20 min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在該噴染工藝下得到的棉紗線具有較高的色深度和色牢度,可以獲得較好的實(shí)際應(yīng)用效果。

棉紗線; 噴染; 活性染料; 色深度; 色牢度

0 引 言

彩點(diǎn)紗是在原白紗或色紗上增加一種或幾種彩色點(diǎn)子的紗線[1],可以采用直接噴染實(shí)現(xiàn)彩點(diǎn)效果。紗線彩點(diǎn)噴染,即利用空壓機(jī)的氣流將噴頭中的染液噴到勻速運(yùn)行的紗線上,染液與紗線纖維接觸產(chǎn)生的壓強(qiáng)會(huì)在一定程度上促使染液滲透進(jìn)入紗線內(nèi)部。它與織物的噴射染色[2]有所不同,紗線彩點(diǎn)噴染可以通過調(diào)節(jié)染料顏色和紗線運(yùn)行速度等因素,在紗線上獲得疏密程度變化、規(guī)則性可有可無的一種或多種顏色的點(diǎn),采用這種彩點(diǎn)紗線可以編織出層次豐富、五彩繽紛的面料,符合現(xiàn)代消費(fèi)者的個(gè)性時(shí)尚需求[3]。同時(shí),紗線彩點(diǎn)噴染具有耗水少、耗能低、污水排放量少和染色周期短[4]等突出優(yōu)點(diǎn),符合我國(guó)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的發(fā)展要求。然而,實(shí)際生產(chǎn)中的紗線彩點(diǎn)噴染得到的產(chǎn)品存在得色量不高、染色牢度偏低等一系列質(zhì)量問題,因此需要通過改進(jìn)和優(yōu)化噴染工藝來提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

為了方便研究紗線彩點(diǎn)噴染的工藝,本文以棉紗線為研究對(duì)象,模擬工廠實(shí)際生產(chǎn)彩點(diǎn)紗的設(shè)備,以美術(shù)噴筆替代實(shí)際生產(chǎn)所用的噴頭,在實(shí)驗(yàn)室建立一種紗線噴染模擬實(shí)驗(yàn)裝置,并固定染液噴筆口徑大小和空壓機(jī)壓強(qiáng)等噴染設(shè)備參數(shù),將紗線噴染出具有一定長(zhǎng)度的單一顏色的色段,著重研究尿素用量、純堿用量、元明粉用量和汽蒸時(shí)間等因素對(duì)噴染效果的影響,通過正交試驗(yàn)對(duì)棉紗線的噴染工藝進(jìn)行優(yōu)化。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

材料:棉紗線(333.3 tex)、活性紅3RS、活性黃3RS、活性藍(lán)GD(上海雅運(yùn)紡織化工有限公司)、尿素(AR)、純堿(AR)、元明粉(AR)、防染鹽S(AR)、滲透劑(工業(yè)用),皂片(工業(yè)用)等。

儀器:130K型美術(shù)噴筆(臺(tái)灣宏駿國(guó)際有限公司),HSENG空壓機(jī)(浩盛氣動(dòng)機(jī)械有限公司),Datacolor SF600X測(cè)色光譜儀(美國(guó)Data Colour公司),Mathis萬能汽蒸焙烘機(jī)(瑞士Mathis公司),SW-12AⅡ型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)(溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠),Y571(L)染色摩擦牢度儀(浙江溫州紡織儀器廠),YG(B)982X型標(biāo)準(zhǔn)光源箱(溫州際高監(jiān)測(cè)儀器有限公司)。

1.2 噴染工藝實(shí)驗(yàn)

1.2.1 噴染實(shí)驗(yàn)裝置圖

本實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置如圖1所示。

1.2.2 噴染設(shè)備參數(shù)

噴筆口徑3 mm;空壓機(jī)壓強(qiáng)1.6×105Pa;噴筆與紗線間距2 cm;紗線水平運(yùn)行速度15 cm/s。

1.2.3 噴染工藝流程

室溫下噴染活性染料染液→晾干→汽蒸固色→水洗→皂煮→水洗→烘干。

1.2.4 噴染工藝處方

活性染料/(g·L-1) 25;

防染鹽S/(g·L-1) 10;

汽蒸溫度/℃ 101;

汽蒸濕度/% 100;

尿素/(g·L-1) 0、5、10、15、20、25;

純堿/(g·L-1) 0、5、10、15、20、25;

元明粉/(g·L-1) 0、5、10、15、20、25;

汽蒸時(shí)間/min 0、10、20、30、40、50。

1.2.5 正交試驗(yàn)[5]

在單因素分析的基礎(chǔ)上,固定染料25 g/L、防染鹽S 10 g/L、汽蒸溫度101℃和汽蒸濕度100%,采用尿素用量(10、15、20 g/L)、純堿用量(10、15、20 g/L)、元明粉用量(15、20、25 g/L)和汽蒸時(shí)間(10、20、30 min)進(jìn)行四因素三水平的正交試驗(yàn)。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 色深值(K/S值)[6]的測(cè)定

將均勻連續(xù)噴染的棉紗線,緊密纏繞在紙板上,采用Datacolor SF600X型計(jì)算機(jī)測(cè)色配色儀,在D65光源和10°視場(chǎng)測(cè)定。

1.3.2 色牢度[7]的測(cè)定

耐洗色牢度參照GB/T 3921.3—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐洗色牢度》測(cè)定，耐摩擦色牢度參照GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素分析

選定防染鹽S 10 g/L、汽蒸溫度101℃和汽蒸濕度100%,采用活性紅3BS、活性黃3RS和活性藍(lán)GD三原色活性染料對(duì)棉紗線進(jìn)行噴染實(shí)驗(yàn),研究尿素用量、純堿用量、元明粉用量、汽蒸時(shí)間和染料用量對(duì)棉紗線噴染效果的影響。

2.1.1 尿素用量對(duì)噴染棉紗線K/S值的影響

尿素具有助溶染料的作用,同時(shí)又是良好的吸濕劑,在汽蒸過程中可以加速纖維的溶脹,有利于活性染料的固色。在純堿15 g/L、元明粉20 g/L、汽蒸30 min的條件下,分別采用活性紅3BS、活性黃3RS、活性藍(lán)GD三只活性染料(25 g/L),改變尿素用量為0、5、10、15、20 g/L和25 g/L對(duì)棉紗線進(jìn)行噴染。尿素用量對(duì)噴染棉紗線K/S值的影響如圖2所示。

由圖2可以看出,當(dāng)尿素用量小于15 g/L,隨著尿素用量的增加,染料的溶解度增大,同時(shí)汽蒸過程會(huì)促進(jìn)纖維的溶脹,從而提高染料的滲透性和得色深度,即K/S值增加。當(dāng)用量大于15 g/L時(shí),噴染棉紗線K/S值并沒有隨著尿素用量的增加而變大。

2.1.2 純堿用量對(duì)噴染棉紗線K/S值的影響

純堿作為棉纖維活性染料染色中的固色堿劑,在其創(chuàng)造的合適pH值的條件下會(huì)促進(jìn)棉纖維形成纖維素負(fù)氧離子,加速與染料的鍵合反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中,選擇尿素15 g/L、元明粉20 g/L、汽蒸30 min,分別采用活性紅3BS、活性黃3RS、活性藍(lán)GD三只活性染料(25 g/L),改變純堿用量為0、5、10、15、20 g/L和25 g/L對(duì)棉紗線進(jìn)行噴染。純堿用量對(duì)噴染棉紗線K/S值的影響如圖3所示。

由圖3可以看出,當(dāng)純堿用量小于15 g/L,隨著純堿用量的增加,活性染料與棉纖維的鍵合反應(yīng)增強(qiáng),噴染棉紗線K/S值逐漸增加;當(dāng)用量大于15 g/L時(shí),隨著純堿用量的增加,噴染液的pH值過高,使染料的利用率下降,噴染棉紗線K/S值會(huì)有所降低。

2.1.3 元明粉用量對(duì)噴染棉紗線K/S值的影響

在棉紗線的活性染料噴染中,加入中性鹽元明粉可以起到促染的作用。在尿素15 g/L、純堿15 g/L、汽蒸30 min的條件下分別采用活性紅3BS、活性黃3RS、活性藍(lán)GD三只活性染料(25 g/L),改變?cè)鞣塾昧繛?、5、10、15、20 g/L和25 g/L對(duì)棉紗線進(jìn)行噴染。元明粉用量對(duì)噴染棉紗線K/S值的影響如圖4所示。

由圖4可以看出,當(dāng)元明粉用量小于20 g/L,隨著元明粉用量的增加,噴染紗線K/S值逐漸增加;當(dāng)用量大于20 g/L時(shí),隨著元明粉用量的增加,噴染紗線K/S值變化不大。

2.1.4 汽蒸時(shí)間對(duì)噴染棉紗線K/S值的影響

汽蒸時(shí),紗線表面的局部染浴為染料上染棉紗線提供了染色環(huán)境,纖維發(fā)生吸濕溶脹,同時(shí)紗線上活性染料溶解,易于擴(kuò)散到纖維內(nèi)部,最終與棉纖維形成共價(jià)鍵結(jié)合。在尿素15 g/L、純堿15 g/L、元明粉20 g/L的條件下,分別采用活性紅3BS、活性黃3RS、活性藍(lán)GD三只活性染料(25 g/L),改變汽蒸時(shí)間為0、10、20、30、40 min和50 min對(duì)棉紗線進(jìn)行噴染。汽蒸時(shí)間對(duì)噴染棉紗線K/S值的影響如圖5所示。

由圖5可以看出,當(dāng)汽蒸時(shí)間小于20 min時(shí),噴染紗線的K/S值隨著汽蒸時(shí)間的延長(zhǎng)而提高;當(dāng)汽蒸時(shí)間達(dá)到20 min,K/S值達(dá)到最大;超過20 min后隨著汽蒸時(shí)間的延長(zhǎng),棉紗線色澤變萎暗,K/S值有所降低。

2.1.5 染料用量對(duì)噴染棉紗線K/S值的影響

染料用量一般由實(shí)際噴染時(shí)所需的色深決定。在尿素15 g/L、純堿15 g/L、元明粉20 g/L和汽蒸20 min的條件下,改變?nèi)玖嫌昧繛?、10、15、20、25、30和35 g/L,對(duì)棉紗線進(jìn)行活性染料噴染。染料用量對(duì)噴染棉紗線K/S值的影響如圖6所示。

由圖6可知,對(duì)于活性染料活性紅3BS、活性黃3RS和活性藍(lán)GD,在染料用量為5～30 g/L時(shí),隨著染料用量的增加,噴染紗線的K/S值有較明顯的提高;當(dāng)染料用量大于30 g/L時(shí),染料對(duì)棉紗線的上染逐漸趨于飽和,故K/S值增加不明顯。在實(shí)際生產(chǎn)中,染料用量不能過高,因?yàn)槿玖嫌昧窟^高會(huì)使染料發(fā)生聚集,大量染料附著在纖維表層,降低勻染和透染效果,同時(shí)還會(huì)造成染料浪費(fèi),增加有色廢水引起環(huán)境污染。

2.2 正交試驗(yàn)及極差分析

為了進(jìn)一步優(yōu)化棉紗線的活性染料噴染工藝,在單因素分析的基礎(chǔ)上,固定染料25 g/L、防染鹽S 10 g/L、汽蒸溫度101℃和汽蒸濕度100%,采用尿素用量、元明粉用量、純堿用量及汽蒸時(shí)間四因素三水平進(jìn)行正交試驗(yàn),因素水平如表1所示。以噴染棉紗線的K/S值為考察指標(biāo)得出正交試驗(yàn)結(jié)果,再對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析,結(jié)果如表2所示。

由表2可以看出,三原色活性染料活性紅3BS,活性黃3RS和活性藍(lán)GD對(duì)棉紗線噴染的四個(gè)因素中汽蒸時(shí)間的極差最大,說明汽蒸時(shí)間對(duì)噴染紗線的K/S值影響最大,其次是純堿用量,而元明粉和尿素用量對(duì)K/S值的影響較小。通過正交試驗(yàn)的結(jié)果分析可以得出,棉紗線活性染料噴染的最優(yōu)工藝條件為A2B2C2D2,即尿素15 g/L、純堿15 g/L、元明粉20 g/L、汽蒸時(shí)間20 min。

2.3 活性染料噴染棉紗線的質(zhì)量指標(biāo)分析

當(dāng)活性染料用量為25 g/L時(shí),采用最佳噴染工藝條件對(duì)棉紗線進(jìn)行噴染實(shí)驗(yàn),并將噴染紗線進(jìn)行質(zhì)量指標(biāo)分析,結(jié)果如表3所示。

由表3可以看出,三原色活性染料噴染棉紗線的K/S值都在6以上,說明噴染紗線具有良好的染色深度;耐洗色牢度≥4級(jí),干摩擦色牢度≥4～5級(jí),濕摩擦色牢度為4～5級(jí),說明噴染紗線具有較高的染色牢度,可達(dá)到一般棉紡織品的色牢度要求。

3 結(jié) 論

通過模擬實(shí)際生產(chǎn)彩點(diǎn)紗的噴染裝置,在選定噴筆口徑大小和空壓機(jī)壓強(qiáng)等噴染設(shè)備參數(shù)以及染料用量和汽蒸溫度等噴染工藝參數(shù)的條件下,通過單因素及正交試驗(yàn)分析,得到棉紗線活性染料噴染的最佳工藝為:尿素15 g/L、純堿15 g/L、元明粉20 g/L、汽蒸時(shí)間20 min。當(dāng)染料用量為25 g/L時(shí),采用最佳工藝噴染得到噴染棉紗線的色深值良好(K/S值>6),耐洗色牢度≥4級(jí),干摩擦色牢度≥4～5級(jí),濕摩擦色牢度為4～5級(jí)。該優(yōu)化噴染工藝,可以為彩點(diǎn)紗生產(chǎn)提供參考。

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(責(zé)任編輯： 許惠兒)

Study on Spray Dyeing Process of Cotton Yarns with Color Fiber Circle

TAN Zhi-xin1, LIN Jun-xiong1, CHEN Wei-guo1, XU Zhi-wei2

(1. The Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology,Ministry of Education, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China;2. Zhejiang Proud Textile Co., Ltd., Huzhou 313200, China)

This study conducts spray dyeing of cotton yarns with three primary color reactive dyes-reactive red 3BS, reactive yellow 3RS and reactive blue GD on the self-made laboratory analog device for spray dyeing of yarns with color fiber circle, analyzes the influence of single factors such as urea dosage, sodium carbonate dosage, anhydrous sodium sulphate dosage and steaming time onK/Svalue of cotton yarns subject to spray dyeing, optimizes the process with orthogonal test and obtains the optimal spray dyeing process: urea 15 g/L, sodium carbonate 15 g/L, anhydrous sodium sulphate 20 g/L and steaming time 20 min. The experimental result shows that cotton yarns obtained under this spray dyeing process have high color depth and color fastness and can obtain a good effect of practical application.

cotton yarns; spray dyeing; reactive dyes; color depth; color fastness

1673- 3851 (2015) 05- 0579- 05

2014-11-13

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51203140)

談智鑫(1990-),男,安徽合肥人,碩士研究生,主要從事生態(tài)染整技術(shù)及染整污染控制方面的研究。

林俊雄,E-mail:linjunxiong@zstu.edu.cn

TS193.5

A