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        四菱牌”還原染料印花實踐

        摘要:簡述還原染料的印花原理,以碳酸鉀/雕白粉印花法為例,結合生產實際,就印漿的穩定性、防止滲色、防止過還原色變等問題提出解決方案。

        關鍵詞:印花;還原染料;碳酸鉀;甲醛化次硫酸氫鈉

        還原染料性能優異、色澤鮮艷、色譜較全、牢度優良和色漿穩定,是印花或染色用高檔染料。自20世紀50年代末以來,活性染料逐漸占去了大部分還原染料的市場份額,但在某些特殊要求的紡織品領域中,后者仍然是不可缺少的重要品種。還原染料在下列高附加值紡織品的加工中都有應用:

        ⑴高水洗牢度要求的家用紡織品;

        ⑵高色澤鮮艷度和水洗牢度的拔染印花織物;

        ⑶軍用特種紡織品(如偽裝迷彩作戰服等)。

        還原染料印花技術復雜,在實際應用中存在諸多問題。就還原染料印花生產中所遇到的一些重要問題,作一簡介,以期對同行有所幫助。

        1、 還原染料分子結構

        還原染料從分子結構可分為蒽醌、靛族(硫靛類)、雜環和硫酸酯類衍生物四大類。近年來還出現了帶有活性基團的所謂活性還原染料。

        還原染料有較好的色澤鮮艷度和牢度,與其分子結構密切相關。大多數還原染料分子結構中含有羰基,在堿性條件下還原成隱色體(隱色酸體)后,可溶于水,且具對棉纖維產生親和力,從而上染于纖維;再經氧化后還原成不溶性染料,從而固著于纖維上。

        還原染料的還原作用,主要是還原劑氧化后釋放出電子,使染料中羰基接受電子還原成醇式,再在堿作用下成為可溶性的醇式鈉鹽,從而上染纖維。

        2、 雕白粉/碳酸鉀法印花漿[1]

        ⒉ 1印花色漿配方

        雕白粉/碳酸鉀法印花色漿配方分為基本(儲備)色漿和稀釋(沖淡)漿。

        ⑴基本(儲備)色漿/份

        染料                8~12

        熱水                  X

        助劑                3~6

        原糊                  Y

        雕白粉              8~12

        碳酸鉀              8~12

        水                    Z               

        合計                 100

        ⑵稀釋(沖淡)漿/份

        原糊                  X

        助劑                  2~5

        雕白粉C               5

        碳酸鉀                6

        水                    Y                 

        合計                 100

        將基本(儲備)色漿用稀釋(沖淡)漿調節至所需印制的濃度,在拼色進同樣以稀釋漿來調節所需色漿濃度。在實際生產中,尤其是批量生產時,對許多不同色譜的色漿分別調制比較費時,因而又出現了比較方便的儲存漿方法即制備大量的印花化學原糊,并加入各種染料制成基本(儲備)色漿,再以稀釋糊調配色漿。

        ⑴印花化學原糊/份

        原糊                    X

        助劑                    3~6

        雕白粉C                10

        碳酸鉀                  12

        水                      Y                

        合計                   100

        ⑵基本(儲備)色漿/份

        染料                    8~12

        熱水                    X

        印花化學原糊            Y                 

        合計                   100

        ⑶稀釋(沖淡)糊/份

        印花化學原糊            X

        雕白粉C                 5

        碳酸鉀                  6

        助劑                    2~5

        水                      Y                     

        合計                    100

        ⒉ 2 配方各組分的作用

        ⒉⒉ 1 印花原糊

        雕白粉/碳酸鉀法印花配方中含有強堿性的碳酸鉀和還原劑雕白粉,所以原糊必須耐堿和耐還原劑。傳統原糊大多使用黃糊精和淀粉,以適當的比例拼混成原糊用于印花。加入黃糊精的目的是給印染提供一定的流變性,淀粉則提供得色量。但這種組分制糊需要長時間攪拌,淀粉還需沸煮,費時費工。為了省時省工,將用冷水就能攪拌成糊的醚化淀粉和刺槐豆莢膠糊,拼混成印花糊山野具有與傳統糊相同的印制效果。實際使用時應注意,選用醚化度較高的刺槐豆莢膠,以避免漿糊易結膜的弊病,同時注意淀粉的拼混比例不能太高。不同的印花漿其勻染性、滲透和滲碳色性等也不同。

        2.2.2   堿劑[2]

        印花配方中常以碳酸鉀作為堿劑,但也有用碳酸鈉和燒堿作堿劑,這些堿劑的作用如表1所示。

        表1  不同堿劑量的作用比較

        項目

        碳酸鉀

        碳酸鈉

        燒堿

        汽蒸中的吸濕性

        印花織物放置穩定性

        起始上染性

        色漿中溶解性

        其它

        適用性大

        易堵網

        穩定性差

        由表1可見,不同堿劑中,染料所呈現的效果不同,綜合考慮以選用碳酸鉀為好。印花織物存放不同時間,堿劑對雕白粉損失率的影響如表2所示。

        表2  三種堿劑與雕白粉的分解情況

        汽蒸時間/min

        雕白粉殘留率/%

        13.5%碳酸鉀

        8%碳酸鈉

        6%燒堿

        0

        100.0

        100.0

        77.1

        1

        72.0

        82.2

        46.4

        3

        53.3

        63.2

        37.1

        5

        42.5

        41.0

        27.8

        8

        30.4

        29.9

        22.2

        11

        24.3

        22.1

        17.4

        15

        16.7

        13.8

        13.3

        20

        11.4

        9.7

        10.3

        注:100%為沒有分解

        由表2知,燒堿作為堿劑量會使還原電位下降明顯,同時燒堿會吸收空氣中的CO2,使印花布的貯存穩定性下降,所以它的適用性差,一般不宜采用。但有些染料加入燒堿后,能獲得良好的印花效果。

        比較碳酸鉀和碳酸鈉發現,前者極易溶解后者水溶性較差。所以,碳酸鉀容易與色漿中的其它組分形成均一狀態,印花后汽蒸,易吸收起始的凝結水,使還原染料還原和固著。

        另外兩個問題是:⑴在篩網印花時,必須考慮滲色問題,若使用過大的汽蒸設備,常以雕白粉Zn鹽代替部分雕白粉C ,以防止滲色;⑵為防止過還原引起的色變;可采取減少雕白粉用量20%-30%,同時在色漿中加入一定量的葡萄糖。

        2.2.3助劑

        主要是添加一些具有吸濕潤、助溶和促染作用的助劑,如古立辛A,也可用甘油、尿素之類。若采用甘油與尿素,以適當的比例(如4%甘油和4%尿素)復配添加到印漿中,它除了具有上述優點外,還可以使纖維充分吸濕膨化,使還原染料印花漿中的還原劑充分發揮作用,使染料還原成隱色體,向纖維遷移上染。但應注意,在濕度大的汽蒸設備中會造成滲色現象,應適當降低助劑用量;而在高溫低濕度的汽蒸設備中,應適當增加助劑用量,以防止不良還原,造成發色不完全。

        實際生產中,有時還需添加有助于滲色、勻染和改善色漿透網性的助劑,以及消泡劑等。

        3   印花色漿的貯存穩定性

        根據雕白粉的實際應用情況,未加堿劑的雕白粉分解較快;添加堿劑的雕白粉分解緩慢,可以在相當長的實際使用內不分解或少分解(見圖1)。

        圖1  雕白粉在印花漿中的分解

            在配漿時,色漿中不能混入諸如Fe、Cu、Co、Ni之類的金屬鹽,否則會促進雕白粉的分解,特別是混入Fe和Cu離子,分解更嚴重。印花配漿最好使用塑料容器,同時注意水質中金屬離子的含量。調制好的印漿應加蓋聚乙烯塑料薄膜,與空氣隔離,不可在陽光曝曬,最好存放在避光陰涼處。金屬鹽對雕白粉的影響見圖2。

        圖2  金屬鹽對雕白粉穩定性的影響

            有經驗的調漿者,一般都會將調制好的印漿存放在避光陰涼處過夜,使印漿中的染料和各種助劑自行分配均勻,俗稱“色光熟化”過程。這種經過“熟化”的印漿重現性和得色量均較好。

            如果色漿存放時間過長(如 5d以上),使用前應補充適量的雕白粉和少許碳酸鉀,對色漿再行調制,并進行印花試樣汽蒸試驗,驗證色澤及濃度均無變化,與原樣相符,才可以上大車印花。

        4   織物印花后的烘干及存放

            織物經印花后需烘干,烘干溫度和雕折粉耗用情況見圖3

         

        圖3  烘干溫度與分解性的關系

            由圖3可知,100~100℃短時間烘干方式比低溫長時間效果好。這對平網或圓網印花一般比較容易做到,但手工臺板印花較難做到快速烘干。所以,應預計雕白粉的耗用量,同時在印花漿中適當增加還原劑的用量,方能收到預期的效果。無論采用何種方式烘干,均應注意避免印花布在烘干前后受陽光直曬,以免引起雕白粉提前分解。

            還原染料印花布烘干后應在低溫條件下存放,控制工作場所的相對溫度在40%以下。印花布面上雕白粉的分解如圖4所示。

         

        圖4  印花布的儲存溫度與雕白粉的分解

        蒸化

        還原染料印花蒸化流程如下:

        蒸汽在已印花和未印花處吸附    還原劑分解→染料還原及在漿層中的水分中溶解→漿料層中的隱色體鹽從漿層向纖維遷移→穩色體鹽染著于纖維上

        5.1 濕度

            為了獲得良好的印花效果,蒸化機中必須含有適量的水分。水分的多少,以控制在良好發色但不滲色

        5.2 蒸汽溫度和時間

            印花布進入蒸化機后,印漿中的堿劑(K2CO3)雖然吸收一部分溶解熱,但印漿中的還原劑(雕白粉)卻產生大量的分解熱,且分解熱量大,此時機內溫度升高,如果濕度不夠就會變成干燥蒸汽。從實際操作情況看,蒸化機內的溫度最好控制在100~102℃,不能超過105℃。如果使用的是高溫蒸化機,因為結構關系,無法在100℃馬下工作,應保證其給濕充分,控制汽蒸 蒸在105℃以內,不能超過108℃。汽蒸時間以10~15min為宜。

        蒸化后織物的后處理

        6. 1 存放

              ⑴印花布從汽蒸機中出來后應充分降溫冷卻,不能堆在布車中發熱。

        存放布匹的場所應防止陽光直曬,避免潮濕氣體、氧化氣體和酸性氣體的侵入。

        ⑶堆布車應蓋布,防止污染。

        6.2 水洗

        水洗的目的是將印花漿中的糊料和殘留的化學助劑洗凈去除。水洗時,因為水中含有氧,可以通過水洗使染料快速氧化。為了保證能充分使染料完成氧化,應正確采用氧化工藝。還原染料在水洗時易發生沾污,最好采用平幅水洗機。一般而言,還原染料中硫靛系列的紅色染料最易發生沾染現象?梢圆捎醚趸垂に嚰右苑乐。

        ⑴雙氧水氧化水洗/mL·L-1

        30% 雙氧水                             5~10

        50%醋酸鈉                              1~2

        溫度/℃                                 40~50

        ⑵過硼酸鈉水洗/g·L-1

        過硼酸鈉                                 5

        溫度/℃                                 50~60

        雙氧水氧化水洗浴中,為防止雙氧水分解消耗損失過大,必須加入一定量的醋酸以酸化氧化浴,但醋酸應定量加入,不能過多,否則由于酸性過大,會造成隱色體鹽變成還原酸,給還原染料上染固著帶來負面影響。而過硼酸鈉無論在中性條件,還是在弱堿性條件下,仍有氧化能力,而且穩定性好,但價格稍高。

        氧化水洗后還需進行皂洗,以去除浮色,同時使得還原染料印花織物的色澤亮麗。陰離子凈洗劑按常規用量,高溫處8~10min 后再清水洗凈,烘干即可得到品質良好的印花產品。

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