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粘合劑對滌綸連續(xù)熱熔染色的影響

2016-11-16 02:34朱亞偉
絲綢 2016年10期
關(guān)鍵詞:分散染料熱熔粘合劑

陳 娟,艾 麗,朱亞偉,2

(1.蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院,江蘇 蘇州 215021;2.現(xiàn)代絲綢國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 蘇州 215123)

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粘合劑對滌綸連續(xù)熱熔染色的影響

陳 娟1,艾 麗1,朱亞偉1,2

(1.蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院,江蘇 蘇州 215021;2.現(xiàn)代絲綢國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 蘇州 215123)

為提高純滌綸連續(xù)熱熔染色的染色均勻性和染料固著率,采用液體分散藍(lán)183︰1染料和粘合劑的染色溶液,探討三種粘合劑(粘合劑SD28,粘合劑HD和粘合劑SD-1)對織物K/S值、不勻度和色牢度的影響。結(jié)果表明,粘合劑能提高染色均勻性,能增強(qiáng)染料與纖維的黏結(jié)作用,提高相對固著率,減少纖維表面的染料浮色,其染色性能與粘合劑的種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān),且未皂洗織物具有較好的色牢度和柔軟的手感,能減輕后道還原清洗和水洗的負(fù)擔(dān),是一種低耗水的染色工藝。

滌綸;熱熔染色;粘合劑;色牢度;相對固著率

分散染料的熱熔染色技術(shù)已在滌/棉織物上得到應(yīng)用[1],但仍不適合純滌綸織物,其主要原因是:棉是分散染料吸附附著的載體,在烘干和焙烘過程中染料不容易產(chǎn)生泳移現(xiàn)象,有利于染料均勻發(fā)色;但在純滌綸織物上因弱水溶性的分散染料和疏水性纖維之間的親和力低,烘干時(shí)染料容易隨著水分的蒸發(fā)而產(chǎn)生泳移,造成染料發(fā)色不均勻,增加纖維表面的染料浮色,并降低染料的上染固著率。為防止染料產(chǎn)生泳移,常在染浴中加入防泳移劑或采用水溶性高分子物增加染液的黏度,或采用高效的紅外線預(yù)烘、均勻軋車和降低帶液量的方法。因染料浮色的存在,分散染料的熱熔染色仍需要采用還原清洗和水洗來提高織物的色牢度[2]。

涂料染色是一種低能耗的加工技術(shù),對環(huán)境的污染較小。國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一是基于聚丙烯酸酯粘合劑的改性,通過功能單體的篩選、乳化劑的優(yōu)化,采用不同的聚合方法,制備出手感柔軟、黏著力強(qiáng)、色牢度優(yōu)良的環(huán)保型粘合劑,如基于聚丙烯酸酯類、丁二烯類、醋酸乙烯酯類和聚氨酯類粘合劑的制備[3],或基于核殼結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅改性聚[甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸]粘合劑[4],或用納米二氧化鈦改性聚[丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸乙酯-丙烯酸丁酯-2-丙烯酰胺-2-甲基-丙磺酸]粘合劑[5],或用乙烯基硅油來改性聚丙烯酸酯的粘合性[6]。

為改善滌綸印花的高耗水和高污染的技術(shù)缺點(diǎn),本課題組首次提出了一種“微量印花”的新印花方法[7-9],即以合成增稠劑、粘合劑或功能單體、液體分散染料等為印花介質(zhì),經(jīng)篩網(wǎng)印花和烘干,再經(jīng)高溫?zé)峥諝舛ㄐ?類似熱熔固色),完成染料的發(fā)色和固著。同樣,針對分散染料熱熔染色的不足,在連續(xù)染色浸軋溶液中通過防泳移劑和合成增稠劑與染料發(fā)生輕度結(jié)合,減少染料的泳移;通過柔軟型粘合劑來增加與染料的相互作用及提高染料與纖維的固著率[10],以解決滌綸連續(xù)熱熔染色存在的染色不均勻問題,提高染料與纖維的結(jié)合力,達(dá)到減輕或免除還原清洗的目的。

本試驗(yàn)以液體分散染料、增稠劑、滲透劑、防泳移劑和粘合劑組成連續(xù)軋染的染色溶液,采用熱熔染色工藝,探討三種粘合劑及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)對染色均勻性、K/S值和織物皂洗前后色牢度的影響,為滌綸織物的連續(xù)熱熔染色技術(shù)的可行性提供理論基礎(chǔ)。

1 試 驗(yàn)

1.1 織物、試劑及儀器

織物:滌綸長毛絨布,100%滌綸,150 g/m2(蘇州常春藤進(jìn)出口有限公司)。

試劑:C.I分散藍(lán)183︰1濾餅(浙江吉華集團(tuán)有限公司);分散藍(lán)183︰1液體染料,由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的分散藍(lán)183︰1濾餅和3%陰離子和非離子表面活性劑研磨制得,染料粒徑2~3 μm,自制;粘合劑SD28,由丙烯酸酯和功能乙烯基單體采用乳液種子聚合法制得,含固率28%,自制;粘合劑HD,工業(yè)級(蘇州常春藤進(jìn)出口公司);粘合劑SD-1,丙烯酸丁酯和嵌段聚醚采用乳液種子聚合法制得,自制;防泳移劑MP,工業(yè)級(上海申致化工有限公司);合成增稠劑PTF-A,工業(yè)級(蘇州絲綢科學(xué)研究所)。

儀器:EL-400立式小軋車(上海朗高紡織設(shè)備有限公司),M-TENTER連續(xù)式定型焙烘機(jī)(臺灣瑞比公司),Ultrascan-XE電腦測色配色儀(美國Hunter公司),Model 670摩擦色牢度儀(英國James H. Heal有限公司),WASHTEC-P水洗色牢度儀(英國Roaches國際公司)。

1.2 染色工藝

工藝:滌綸織物→染液配制→二浸二軋(軋液率70%)→烘干(70 ℃)→高溫焙烘→(皂洗)→熱水洗(60 ℃×10 min)→烘干→成品。

染色液組成:液體分散染料x%,粘合劑y%,增稠劑PTF-A 0.3%,防泳移劑MP 2.0%,滲透劑JFC 0.2%。

高溫焙烘條件:溫度190 ℃,時(shí)間60 s。

皂洗條件:皂片4 g/L,浴比1︰50,溫度50 ℃,時(shí)間45 min。

1.3 性能測試

K/S值和不勻度:在UltraScan XE電腦測色配色儀上測試K/S值,測試條件為D65光源、10°視角,試樣折疊成4層,測試10次,取平均值,并計(jì)算K/S值平均值的相對偏差,表示織物染色的不勻度,其值越小,代表染色均勻性越好。

K/S值的相對固著率(RF):以皂洗織物為標(biāo)樣,按下式計(jì)算,以表征織物表面浮色的多少。

(1)

式中:(K/S)1和(K/S)2分別為未皂洗和皂洗織物的表觀色深值。

耐摩擦色牢度:按GB/T3920—1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》測試;耐水洗色牢度:按GB/T3921.3—1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐洗色牢度:試驗(yàn)3》測試;評定色卡:用變色樣卡GB250—1995評定變色,用灰色樣卡GB251—1995評定沾色。

2 結(jié)果與分析

2.1 染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)對染色性能的影響

將滌綸織物浸軋染色溶液,固定粘合劑HD質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%,考察分散藍(lán)183︰1液體染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)對織物K/S值、K/S不勻度和摩擦色牢度的影響,并比較皂洗后織物K/S值、K/S不勻度和色牢度的差異,其結(jié)果分別見圖1、圖2和表1。

圖1 分散染料藍(lán)183︰1質(zhì)量分?jǐn)?shù)對K/S值的影響Fig.1 Effect of mass fraction of disperse blue 183︰1 on K/S value

圖2 分散染料藍(lán)183︰1質(zhì)量分?jǐn)?shù)對不勻度的影響Fig.2 Effect of mass fraction of disperse blue 183︰1 on the unevenness

分散藍(lán)183︰1質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%未皂洗摩擦色牢度/級干摩濕摩皂洗后摩擦色牢度/級干摩濕摩皂洗色牢度/級14~54~54~54~54~524~54~54~54~54~534~54~54~54~54~544~54~54~54~5454~54~54~54~54

1)K/S值:由圖1可知,隨著染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,織物K/S值逐漸提高,皂洗對K/S值的影響較小,說明分散染料藍(lán)183︰1具有良好的提升性,且織物表面的浮色較小。2)不勻度:由圖2可知,隨著染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,不勻度增加,皂洗能降低不勻度,但未皂洗織物的不勻度也較低。3)色牢度:由表1可知,當(dāng)液體染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于3%時(shí),皂洗前后干濕摩擦色牢度都達(dá)4~5級,提高染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)到5%,干濕摩擦色牢度仍達(dá)4~5級,但皂洗色牢度僅為4級。

2.2 粘合劑對染色性能的影響

將滌綸織物浸軋染色溶液,固定分散藍(lán)183︰1液體染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%,改變粘合劑種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù),考察粘合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對織物K/S值、K/S不勻度和摩擦色牢度的影響,并比較皂洗前后織物K/S值、K/S不勻度和色牢度的差異。

2.2.1 粘合劑SD28質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

粘合劑SD28質(zhì)量分?jǐn)?shù)對染色性能的影響結(jié)果見圖3、圖4和表2。

圖3 粘合劑SD28質(zhì)量分?jǐn)?shù)對K/S值的影響Fig.3 Effect of mass fraction of adhesive SD28 on K/S value

圖4 粘合劑SD28質(zhì)量分?jǐn)?shù)對不勻度的影響Fig.4 Effect of mass fraction of adhesive SD28 on the unevenness

粘合劑SD28質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%未皂洗摩擦色牢度/級干摩濕摩皂洗后摩擦色牢度/級干摩濕摩皂洗色牢度/級手感0444~544柔軟14~544~54~54柔軟24~54~54~54~54~5柔軟34~54~54~54~54~5較硬44~54~54~54~54~5較硬54~54~54~54~54~5硬

1)K/S值:由圖3可知,當(dāng)粘合劑SD28質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí),皂洗前后織物的K/S值較高,繼續(xù)增加粘合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù),皂洗前后織物的K/S值呈下降趨勢,但皂洗前后K/S值的差值有變小的趨勢,其可能的原因是粘合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增大,會(huì)使部分分散染料在粘合劑上發(fā)色,卻未在纖維表面發(fā)色,而兩者的發(fā)色效果是存在差異的,致使織物表面K/S值呈下降趨勢。因此,為保證織物具有較高的K/S值,粘合劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)該得到控制。2)不勻度:由圖4可知,加入粘合劑SD28,染色不勻度下降,可能是由于粘合劑能夠提高染料與纖維相互作用減小染料泳移從而提高染色織物的均勻性,且隨著粘合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈下降的趨勢,但皂洗對不勻度的影響較小。3)色牢度:由表2可知,加入粘合劑SD28能提高皂洗前后的干濕摩擦和皂洗色牢度,最高能提高0.5級,當(dāng)粘合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%~5%時(shí),皂洗對色牢度無影響,色牢度都能達(dá)到4~5級,如此就能減輕去除染色織物表面浮色的負(fù)擔(dān)。4)手感:經(jīng)觸摸定性評價(jià),粘合劑SD28不高于2%時(shí),具有柔軟的手感;繼續(xù)增加其質(zhì)量分?jǐn)?shù),織物手感變硬。

2.2.2 粘合劑HD質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

粘合劑HD質(zhì)量分?jǐn)?shù)對染色性能的影響結(jié)果見圖5、圖6和表3。

圖5 粘合劑HD質(zhì)量分?jǐn)?shù)對K/S值的影響Fig.5 Effect of mass fraction of adhesive HD on K/S value

圖6 粘合劑HD質(zhì)量分?jǐn)?shù)對不勻度的影響Fig.6 Effect of mass fraction of adhesive HD on the unevenness

粘合劑HD質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%未皂洗摩擦色牢度/級干摩濕摩皂洗后摩擦色牢度/級干摩濕摩皂洗色牢度/級手感0444~544柔軟14~54~54~54~54~5柔軟24~54~54~54~54~5柔軟34~54~54~544~5柔軟4444~54~54柔軟54~5444~54較硬

1)K/S值:由圖5可知,當(dāng)粘合劑HD質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于2%時(shí),由于粘合劑提高纖維和染料之間的相互作用,使皂洗前后織物的K/S值要高于未加粘合劑HD的K/S值,繼續(xù)增加粘合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù),K/S值呈下降趨勢,但皂洗前后K/S值的差值的變化很小。2)不勻度:由圖6可知,不加粘合劑HD織物的不勻度值較高,加入粘合劑降低了未皂洗和皂洗織物的不勻度,且隨著粘合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,不勻度值呈下降的趨勢。3)色牢度:由表3可知,加入粘合劑HD,有增加色牢度的作用,當(dāng)粘合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~2%時(shí),未皂洗和皂洗織物的干摩和濕摩色牢度及皂洗色牢度都達(dá)4~5級。4)手感:經(jīng)觸摸定性評價(jià),粘合劑HD不高于4%時(shí),具有柔軟的手感。

2.2.3 粘合劑SD-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

粘合劑SD-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)對染色性能的影響結(jié)果見圖7、圖8和表4。

圖7 粘合劑SD-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)對K/S值的影響Fig.7 Effect of mass fraction of adhesive SD-1 on K/S value

圖8 粘合劑SD-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)對不勻度的影響Fig.8 Effect of mass fraction of adhesive SD-1 on the unevenness

粘合劑SD-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%未皂洗摩擦色牢度/級干摩濕摩皂洗后摩擦色牢度/級干摩濕摩皂洗色牢度/級手感0444~544柔軟14~544~54~54~5柔軟24~54~54~54~54~5柔軟34~54~54~54~54~5柔軟44~54~54~54~54~5柔軟54~54~54~54~54~5柔軟

1)K/S值:由圖7可知,當(dāng)粘合劑SD-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí),皂洗前后織物的K/S值最高,繼續(xù)增加粘合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù),皂洗前后的K/S值呈下降的趨勢,但粘合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對K/S值的影響較小,皂洗前后K/S值的差值變化很小。2)不勻度:由圖8可知,加入粘合劑SD-1,染色不勻度下降,分析認(rèn)為是粘合劑能夠提高染料與纖維的相互作用,抑制染料在烘干或熱熔下的泳移和熱遷移,提高了染料在纖維上的均勻發(fā)色,從而減少染料的泳移,且隨著粘合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加不勻度呈下降趨勢,但皂洗對不勻度的影響較小。3)色牢度:由表4可知,加入粘合劑SD-1,能提高干濕摩擦和皂洗色牢度,當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%~5%時(shí),未皂洗和皂洗織物的干濕摩擦色牢度及皂洗色牢度都達(dá)4~5級。4)手感:經(jīng)觸摸定性評價(jià),粘合劑SD-1不高于5%時(shí),都具有柔軟的手感。

2.3 助劑在連續(xù)染色中的作用機(jī)理

純滌綸織物不適用于連續(xù)軋染工藝,其最大的問題是在軋染和烘干過程中,容易產(chǎn)生染料的泳移現(xiàn)象,導(dǎo)致發(fā)色不均勻。這與纖維的疏水性和軋染溶液的黏度有關(guān),采用不含擴(kuò)散劑MF的液體分散染料和加入黏度調(diào)節(jié)劑(如增稠劑),能提高軋染織物的均勻性。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的商品分散染料中存在大量分散劑MF,會(huì)引起軋染溶液的黏度明顯下降,勢必要增加增稠劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù),而較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增稠劑對染料擴(kuò)散和固著是不利的。

圖9 粘合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)與相對固著率的關(guān)系Fig.9 The relationship between mass fraction of adhesive and relative fixation rate

為考察粘合劑的作用,比較了三種粘合劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對相對固著率的影響,結(jié)果見圖9。由圖9可知,與不加粘合劑相比,加入粘合劑能提高相對固著率,其提高幅度與粘合劑種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)。其中粘合劑SD28對相對固著率的提高最明顯,作用要優(yōu)于粘合劑HD和粘合劑SD-1,當(dāng)粘合劑SD28的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí),相對固著率達(dá)99.5%。這說明粘合劑能增強(qiáng)染料與纖維間的黏結(jié)作用力,提高了染料的利用率。因染料浮色的下降,未皂洗織物也具有優(yōu)良的干摩和濕摩色牢度(最高達(dá)4~5級),且具有優(yōu)良的皂洗色牢度(最高達(dá)4~5級),即皂洗對織物的色牢度的影響較小,如此就能減輕去除染色織物表面浮色的負(fù)擔(dān)。另外,粘合劑能降低K/S值不勻度,提高染色均勻性,即減少染料泳移,這可能是在粘合劑的作用下,提高了染料與纖維的相互作用,抑制了染料在烘干或熱熔下的泳移和熱遷移,提高了染料在纖維上的均勻發(fā)色。另外,從K/S值不勻度值來看,粘合劑HD和粘合劑SD-1要比粘合劑SD28更能提高染色均勻性。綜上,選擇合適的粘合劑,如粘合劑SD-1,不僅在一定程度上能提高分散染料的固著率,而且能明顯提高分散染料的染色均勻性,獲得優(yōu)良的摩擦色牢度、皂洗色牢度和柔軟的手感,這為開發(fā)免除還原清洗或皂洗的低耗水染色工藝,提供了一種新的研究思路。

3 結(jié) 論

1)染色溶液中加入粘合劑,能減少染料的泳移,增加染色的軋染均勻性,提高分散染料與纖維的結(jié)合力,增加K/S相對固著率。

2)皂洗對K/S值、不勻度和色牢度的影響較小,說明織物表面的浮色較小,能減輕后道還原清洗和水洗的負(fù)擔(dān)。

3)純滌綸連續(xù)染色性能與粘合劑的種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān),粘合劑SD28具有較高的K/S相對固著率,但染色不勻度較高;粘合劑SD-1和粘合劑HD具有較好的染色均勻性,但K/S相對固著率較低;三種粘合劑都具有良好的色牢度,手感上粘合劑HD和粘合劑SD-1較粘合劑SD28柔軟。

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Effect of adhesive on continuous thermosol dyeing of polyester

CHEN Juan1, AI Li1, ZHU Yawei1,2

(1. College of Textile and Clothing Engineering, Soochow University, Suzhou 215021, China; 2. National Engineering Laboratory for Modern Silk, Suzhou 215123, China)

To improve polyester dyeing uniformity and dye fixation rate of continuous thermosol dyeing, the liquid disperse dye blue 183︰1 and adhesives were used as the dye solution to discuss the effects of three adhesives (adhesive SD28, adhesive HD and adhesives SD-1) onK/Svalue, unevenness and color fastness. The results show that the adhesive could improve the dye uniformity, enhance the adhesion between dye and fiber, increase relative fixation rate and reduce floating color dyes on the surface of fiber. The type and mass fraction of adhesive exercise a great influence on the dyeing properties. In addition, the dyeing process with adhesive is green and water-saving, because of the good color fastness and soft hand feeling of the fabric without soaping, and the burden of reduction clearing and washing could be then reduced.

polyester; thermosol dyeing; adhesive; color fastness; relative fixation rate

??與技術(shù)

10.3969/j.issn.1001-7003.2016.10.001

2016-05-09;

2016-09-28

江蘇省省級前瞻性研究專項(xiàng)項(xiàng)目(BE2014058)

陳娟(1989-),女,碩士研究生,研究方向?yàn)槿玖仙唐芳夹g(shù)及紡織品印染新技術(shù)。通信作者:朱亞偉,教授,yaweizhu@suda.edu.cn。

TS193.64

A

1001-7003(2016)10-0001-06 引用頁碼:101101

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