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科普丨影响染色小样放大样准确性的因素分析与对策

文章出处:永利皇宫官网染者无疆,印染在线交流编辑整理责任编辑:人气:-发表时间:2018-06-20 16:29【

染色小样

放大样准确性


染色小样放大样缺乏准确性,是染色界普遍存在的共同课题。因为小样放大样符样率低,势必要反复调整多次放样。这不仅会造成能源浪费,排污增多,因机台的占用产量降低,拖延交货;还会造成坯布的过多消耗,返工复修率居高不下,影响客商的信誉,更会影响企业的效益。

影响染色小样放大样准确性的因素是多方面的,既有坯布问题、半制品问题,也有染色问题和后整理问题。


 一、坯布问题

1.1 纺织纤维染色性能的差异

无论是合成纤维(如锦纶、涤纶)、再生纤维(如粘胶、天丝),还是天然纤维(如棉、麻),品牌不同、规格不同、产地不同、批次不同,其染色性能都存在一定程度的差异。差异程度的大小顺序为:天然纤维<再生纤维<合成纤维。合成纤维的染色性能差异最大。


1.1.1 锦纶纤维

锦纶在聚合、纺丝、热处理等制造过程中,微小的条件差异,都会造成锦纶微结构的不同。如单体聚合过程中,工艺条件的差异,会造成聚合物分子质量的不同和氨基含量的不同。纺丝过程中,单丝之间的拉伸均匀度以及拉伸倍数差异,会造成锦纶取向度、结晶度等微结构的差异。

初生丝的热处理(如定型),工艺参数的差异,也会明显地影响锦纶的取向度和结晶度。锦纶微结构的差异,必然会因染色性能的不同(如吸色速率的快慢、吸色容量的大小等),导致得色深浅不同,从而显现出“经柳、纬档”疵。 锦纶 6 和锦纶 66,虽说都是聚酰胺纤维,二者的化学结构相似。

但由于锦纶 66 晶体中的酰胺基都能生成氢键,其氢键密度比锦纶 6 高得多。因此,大分子键的排列要紧密得多。加之锦纶 66 的氨基含量比锦纶 6 低 1 倍以上,所以二者吸色性能的差异十分明显。如锦纶 66 的吸色速率比锦纶 6 要慢得多,锦纶 66 的吸色容量(染深性)比锦纶 6 要低得多。


1.1.2 涤纶纤维

涤纶在制造过程中,工艺因素的差异,也会造成涤纶成品微结构、结晶度不同,从而导致吸色性能的差异。据检测,国产涤纶因结晶度不同,可产生5% ~ 10% 的色差。进口涤纶的质量相对稳定,结晶度的差异较小,可产生色差的幅度通常≤ 5%。而且,常用分散染料对涤纶结晶度差异所造成的染色色差,又缺乏有效的遮盖。


1.1.3 再生纤维

再生纤维(如粘胶)也有类似合成纤维的情况。即不同厂家、不同品牌、不同批次的粘胶纤维,其染色性能也有一定差异。原因也是加工制造过程中,工艺条件存在差异。


(1)在碱纤维素的“老化”过程中,“老化”条件的差异,会造成纤维素分子质量的不同。同时,还会使纤维素的分子结构产生不同程度的变形,使其带有不同数量的羧基和醛基。

(2)在纺丝凝固成型的过程中,凝固浴(一般由硫酸、硫酸钠、硫酸锌组成)、拉伸程度的不同,会影响纤维素分子的取向度,直接导致粘胶纤维“皮层”结构厚薄不一。纤维微结构的差异,必然引起染色性能的不同。


1.2 织物规格、显色性能的差异

不同组织规格的织物,具有不同的显色性。即不同规格的织物即使采用同一个工艺配方染色,其染色结果(深度、色光)也会产生明显的差异。比如,针织物偏深;机织物偏浅;平纹织物偏暗;缎纹织物偏亮等。

由以上分析可知,坯布组成、纤维染色性能的差异与织物组织规格、显色性能的差异会直接影响染色结果(深度、色光)。所以,务必注意 2 点:


(1)染小样与放大样所用的织物,必须是以同一厂家、同一批次、同一品牌、同一规格、同一产地的纤维(或丝)织成(即坯布的织造纤维必须相同),以免因纤维染色性能的差异,导致染色小样放大样失准;

(2)决不能以不同规格的织物来替代打样。不然,即使放样前再用与大样相同规格的织物复样,也往往会因织物显色效应不同而达不到客商已确认的小样效果。


 二、前处理问题

生产实践说明,染色半制品质量不同,其染色结果就不同


2.1 毛效

毛效大小不同,会导致染料的吸色速率、扩散速率以及匀染透染效果不同,最终造成得色深浅不同。


2.2 白度

染色半制品的白度,对染色鲜艳度的影响巨大,尤其是染浅淡或鲜亮的色泽(含白色)。


2.3 丝光程度

全棉织物或含棉交织(或混纺)织物,通常都要进行丝光处理。原因是天然棉纤维的非结晶区只有 30% 左右。因此,具有吸色容量低的缺陷。丝光处理可以大幅度提高棉纤维的吸色能力,尤其是染深浓色泽,影响更大。

由表 1 可知,

(1)丝光处理可以极大地提高棉纤维的吸色能力;(2)碱液质量浓度不同,其丝光效果也不一样。因此,丝光效果一旦存在差异,其染色就会产生显著色差。

近年来,许多印染企业采用碱氧一浴或酶氧一浴冷堆短流程前处理工艺,其练漂质量通常是透彻度较差,毛效较低。再加上为了节能,采用低浓(220g/L 以下)碱液丝光。所以,其丝光效果往往较差,半丝光或表面丝光现象比较普遍。因此,半制品的染色重现性较低,影响很明显。


2.4 磨毛程度

全棉纱卡类织物或棉锦类织物,往往要做染前磨毛处理。而磨毛程度不同会使得色深度与得色色光产生严重差异。布面绒毛越厚,得色越深,反之,得色越浅,而且色光也会产生变化。


2.5 缩水程度

棉锦类织物在加工中,为了消除布面杂乱的皱印,提高磨毛的均匀度,有时要对染色半制品进行“缩水”处理。试验表明,高温(> 100 ℃)湿热处理,对锦纶的吸色性能会产生明显的影响。这种影响通常有 2 个特点。

(1)对不同类型的染料,影响大小不同。如对中性染料和酸性染料的吸色性影响较大,上染率降低较多;对分散染料的吸色性影响却较小。

(2)预缩水的温度不同,影响大小也不同。如缩水温度在 105 ℃左右时,对中性、酸性染料的吸色性能影响相对较大。而在 115 ℃左右时的影响则相对较小。

因此,当采用分散、中性、酸性染料拼染染色时,染前预缩水、不缩水或缩水程度不同都会使染色结果产生明显差异(表 2)。

染色条件:中性黄 GL 0.174%(omf),中性黑BL 0.25%,分散红玉 S-5BL 0.132%,硫酸铵 2 g/L,100 ℃保温染色 30 min,水洗。


2.6 定型程度

涤棉类织物或锦棉类织物加工时,为了消除练漂半制品的内应力,稳定布面尺寸,保持布面平挺,染色前通常要经过定型(或去皱)。检测表明,染前干热处理会使涤纶或锦纶的吸色性能发生显著变化。原因是涤纶或锦纶经高温干热处理,纤维大分子链段会发生重排,使微结构中的结晶区更加完整,取向度和结晶度更好。

因而,在提高纤维热稳定性的同时,会改变(降低)纤维的吸色性能。对锦纶来说,在空气中高温干热处理,还会使大分子链上的部分氨基氧化,在泛黄、消弹的同时,对锦纶吸色性能的影响更大(表 3、表 4)。


染色条件同表 2。

染色条件:染料 2%(omf),匀染剂 1.5 g/L,醋酸调节 pH 至 4.5,130 ℃染色 30 min,净洗。相对得色深度以Datacolor 测色仪检测。未定型时相对得色深度为 100%。


2.7 氧漂处理

全棉或含棉机织物,染艳亮的色泽时,为了提高染色半制品的白亮度,时常在染色前再做一次复氧漂处理。全棉或含棉针织物,由于纱线不上浆,通常在染色前采用煮漂一浴法前处理,水洗后再同机染色。值得注意的是,常用中温型活性染料耐氧漂稳定性差,氧漂后织物一旦出水不清,有双氧水残留,在染色过程中(主要在碱固色时),部分染料的活性基团就会被破坏。

即使是与棉纤维已发生共价键结合的染料,也可能发生断键脱落现象。因此,只要染液中有双氧水带入(即使浓度很低),也会产生明显的色浅(表 5)。

检测条件:染料 1%(omf),六偏磷酸钠 1.5 g/L,食盐 40 g/L,双氧水(100%)0 ~ 40 mg/L,纯碱 20g/L。染色温度65 ℃,吸色30 min,固色50 min,水洗,皂洗,水洗。以不含双氧水的得色深度100%相对比,Datacolor SF 600x 测色仪检测。无论染小样还是放大样,其半制品去氧一定要干净。


实践表明,除氧酶去氧效果最好,不仅除氧净,省工时,而且节约用水。以上分析说明,染色前各处理工序(练漂、丝光、定型、缩水、磨毛)的处理条件不同,会导致染色半制品染色性能的差异。因此,染小样与放大样(含大生产)所用的半制品,必须是同一个工艺、同一个批次生产的。因为即便是工艺相同而批次不同的半制品,也往往会因前处理工艺条件的差异,染色后产生色差。其中,对丝光程度的差异影响最大。


三、染色问题

3.1 染料、助剂质量的不稳定性


到目前为止,国家对染料还没有一个严格的统一标准。尤其是国产染料,基本上是各自为政。同一个染料,不同生产厂家的产品,甚至同一个生产厂家不同批次的产品,其力份、色光都不一样,甚至差异较大。原因是一些染料生产厂家,工艺技术比较落后,生产管理比较薄弱,致使合成出来的染料颜色深浅、色光不稳定,与出厂标准相差较大。所以,在商品化处理过程中,只能靠外加染料大幅度“调色”(这类似于染色中的“修色”),目的是使染料成品的强度、色光接近或达到出厂标准。值得注意的是,“调色”用的外加染料,国内外有 2 点共识:


(1)调色用的外加染料,在染色性能方面与主体染料必须具有良好的配伍性,特别是上染的同步性、色牢度的一致性和深度的加合性等。然而,一些染料生产厂家,对调色用的外加染料缺乏严格的选择,只顾“调色”,不顾性能的倾向比较严重;


(2)调色用外加染料的数量,通常要求掌握在2%以内。因为 2% 的外加染料,对主体染料的染色性能影响较小。然而,有些染料企业,调色所用的外加染料的数量,远远超出2%的上限,甚至高达5%~10%。调色后的染料成品,实际上已经从单一结构的染料变成了“拼混染料”。而且,其拼混组分的性能又往往缺乏良好的染色配伍性。


正因为如此,对同一个染料而言,不仅不同生产厂家的产品存在着颜色深浅、色光的差异,就是同一个生产厂家不同批次的产品,其颜色深浅、色光也不完全一样。一只单一染料染同样的纤维,一旦工艺条件波动,不仅深浅会变化,色光也会变化。问题的症结就在这里。再加上有些染料企业烘干造粒技术落后,商品化水平不高,使得染料成品中的各种组分比例相差较大,在运输、贮藏、使用过程中,产生分层现象,导致同一染料包装的上、中、下层力份强度甚至色光都存在差异。国内生产的染色助剂,更没有统一标准可言。许多助剂厂家的产品,其浓度甚至成分都带有很大的随意性。而且,不乏产品成分随销售成本的高低做调节的生产企业。因此,染色助剂批与批,乃至桶与桶之间都会存在质量差异。


由于染料、助剂的质量存在不稳定性,所以,染色小样放大样前,必须进行复样。所谓复样,就是在落单投产前,按客商确认小样的工艺配方,再进行一次复样,并作必要的修正。而后,以复样的工艺配方为依据,作投产前的放样试产。要特别强调的是,未经复样确认的工艺配方,决不能作放样试产的依据。


主要原因有:

(1)打客商确认样,都是事先进行的。因此,只能利用当时现场(或库存)所用的染料、助剂、半制品布打样。这与一周或数周后落单投产时所用的染料、助剂、半制品布必然存在差异,甚至是明显的差异。这些差异,会直接导致小样与大样深度、色光不符,给放样试产造成困难;

(2)经客商确认的认可样,是一人所为,在工艺、配方、操作等方面,很难保证不存在缺失或错误。如打样工艺与规定不符、染料配伍组合不当、助剂施加有误、配方数据有误、打样操作欠妥等。因此,以未经复样

的确认样为依据放样试产,容易造成色泽或风格与客商标样不符,甚至完全失败。放样试产前,以车间待产的半制品布和车间现场所用的染料、助剂、专人负责,对客商确认小样的工艺配方再进行一次复样把关。这不仅可以消除染料、助剂质量差异给染色小样放大样准确性带来的负面影响,还可以有效克服染色半制品布染色性能差异对染色小样放大样准确性产生的危害,从而可使染色小样放大样的一次成功率显著提高。


3.2 染色温度的不正确性


无论染小样还是放大样,染色温度对染色结果的影响都很大。然而,在实际生产中,染色温度的掌握看似准确其实并不准确。原因是生产或技术人员对测温控温的理解存在严重误区。

许多人都把测温仪表所显示的温度与工艺设定温度之间的差异看做是“染色温差”,因此,总是刻意追求测温仪表的温度与工艺设定温度之间的相符性。一旦二者相近或相同,就认为是“工艺温度上车”。其实不然,这是因为“工艺温度”是指染液的温度,而测温仪表所显示的温度并不一定等于染液的温度。

笔者曾对国产和进口多台小样染色机和大样染色机进行现场测试,结果是机台电脑显示温度与染液实际温度之间的测量误差,在低温段(20 ~ 100 ℃)为 1 ~ 1.5 ℃,在高温段(100 ~ 130 ℃)为 3 ~ 6 ℃。

而且,小样机与小样机之间、大样机与大样机之间、小样机与大样机之间,都存在测温误差的正负性(即电脑显示温度,有的比染液实际温度高,有的比染液实际温度低)。可以预见,在这种条件下染色,即使电脑显示温度与工艺设定温度相符,也很难保证染色小样放大样的成功率。染色机的测温误差,产生于温度传感器与温控电脑的测温精度以及间接测温误差。


3.2.1 温度传感器的测温误差


染色机上用的温度传感器,通常为铂电阻传感器,其电阻随温度的变化并不完全呈线性。因此,在不同温度时段其测温精度也不一样。市售温度传感器的测温精度分 A、B、C 3 个等级。其中 A 级品精度最高,C 级品精度最低(也有无精度等级的温度传感器供应)。经检测,现行的温度传感器,在 20 ~ 140 ℃的测温误差为0.5~2.5 ℃,等外品远远超出这个范围。


3.2.2 温控电脑的测温误差


温控电脑的测温误差产生于电脑的线性误差和零点飘移误差。

(1)线性误差

我们曾对市场供应的 8 台电脑进行温度显示试验:将一只温度传感器的信号同时送给 8 台电脑(在室温水中,8 台电脑调整为显示同一温度)。在被测水从室温升至 140 ℃的过程中,8 台电脑的显示温度随着温度的升高,相互间的差距越来越大。最终的温度差距为 ?2.5 ℃,这说明 8 台电脑的线性是不同的。如果把这 8 台电脑安装在同一批染色机上并发给同一企业使用,则仅电脑的线性误差就有 5 ℃之多。


(2)零点飘移误差

零点飘移误差来自两个方面:

a. 温度零点飘移误差

温度零点飘移(温度零点飘移的检测方法:将染样机的温度传感器放入室温水中,水的温度在短时间内变化很小,用电吹风吹电脑或温控仪表的电子元件,倘若温度显示不变或变化很小,说明抗温度零点飘移的性能很好,否则就很差)是指电脑的温度显示值,在染液温度不变的情况下,会随电脑环境温度的变化而改变。温度零点飘移对染色机的测温精度影响较大。如同一台染色机采用相同的配方染色,春夏秋冬四季的染色效果就会不同。

b. 时间零点飘移误差

时间零点飘移误差是指电脑的温度显示值,在染液温度不变的情况下,会随着时间的变化而改变。这种飘移有的是渐进的,有的是突发的,其飘移最大误差有时高达 5 ℃之多。


(3)间接测量误差

间接测量误差对染色小样机的测温精度影响明显。因此,对染色小样的准确性影响较大。

a. 甘油浴的测量误差

甘油浴染样及其加热元件产生的热量,是通过甘油的流动来传递的。温度传感器伸在甘油中某一部位,检测的既不是染杯的温度,也不是加热元件的温度,而是甘油浴某一部位的温度。该温度比加热元件的温度低,

比染杯内染液的温度高。温差的大小主要看甘油的流动状态。甘油稀薄(新鲜甘油)流动性好,温差就低。老甘油(长时间使用)粘度高,流动性差,温差就高。

b. 水浴锅的测量误差

以水作加热介质,由于水的粘度低,流动快,所以,其测量误差比甘油浴要小很多(一般误差小于1 ℃且变化也很小)。条件是必须有足够多的供加热的水。如果水浴液量太少(如水浴液面低于三角瓶内染液液面),间接测量误差就会变大。从以上可知,无论是小样染色机还是大样染色机,普遍存在测温控温误差(只是误差程度不同而已),只是测量误差的正负走向不一致。所以,在实际染色中,染色温度的不准确性对染色小样与染色大样的正确性影响很大,对染色小样放大样的成功率影响更大。


生产实践证明,行之有效的应对措施有:

(1)对所用的小样染色机与大样染色机的测温控温精度逐台进行检测,找出不同温度段的测量误差,并以此作为工艺温度设定修正系数。如工艺温度为 130 ℃,机台的测量误差为 -4 ℃(即染液的实际温度比电脑的显示温度低 4 ℃),故测温电脑的设定温度为 134℃。这里的关键是检测手段要精确可靠。其中主要是“留点温度计”。

上海医用仪表厂生产的玻璃水银留点温度计,表长 11 cm,测温范围为 100 ~ 140 ℃(类似体温表)。国产留点温度计的测温误差偏大(大多为  2 ℃),使用前必须先用精确的温度计来校验。上海医用仪表厂生产的精确温度计有 50 ~ 100 ℃、100~150 ℃两种,长50 cm,测温精度可达?0.1 ℃。通过校验,找出不同温度段的测量误差,使用时对其读数做相应修正。

(2)一定要选用测温控温精度高的染色机。目前,国产染色机上装配的测温控温电子元器件多为外购件,对其测温控温精度无力自控。加之出厂前对测温误差有意无意地不做检测与修正。所以,不同厂家的染色机甚至相同厂家不同批次的染色机,其测温精度往往都不一样。


3.3 染浴 pH 的不稳定性


不管什么染料染什么纤维,都有一个最佳染色pH 的问题。所谓“最佳染色 pH”是指得色量相对较高或最高而匀染性相对较好的染浴 pH 范围。染浴 pH 正确与否,对染色结果(深度、色光)的影响,有时比染色温度的影响还要大,这可从以下案例中得到佐证:


(1)分散染料高温(130 ℃)染涤纶

从表 6 可见,染浴 pH 偏高(≥ 6),得色量会大幅度下降。原因是一些分散染料在高温(130 ℃)染浴中耐水解稳定性较差,部分染料水解产生了减色、变色。


工艺和配方:染料 1%(omf),高温匀染剂 1.5g/L,浴比 1 ︰ 25,130 ℃保温染色 30 min,净洗。pH 以上海三信仪表厂 B-2 型 pH 计检测。相对深度以Datacolor 测色仪检测(以 pH=4.06 的得色深度作100% 比较)。


(2)酸性染料沸染锦纶

从表 7 可知,染浴 pH > 6 后,得色深度显著下降。仅从得色深度看,酸性染料染锦纶染浴的 pH 应在 6 以下。但实践表明,染浴 pH 过低,染料的上染速度过快,容易产生色花。所以,从匀染性、得色量、色牢度等方面考虑,酸性染料染锦纶染浴 pH 控制在5?0.5 比较合适。

工艺和配方:染料 1.25%(omf),六偏磷酸钠1.5 g/L,锦纶匀染剂 1.5 g/L,浴比 1 ︰ 25,2 ℃ /min升温,100 ℃保温染色 30 min,净洗。检测以 pH=4.2的得色深度作 100% 比较。以 Datacolor SF 600X 测色仪检测。


(3)中性染料沸染锦纶

由表 8 可知,(1)2 ︰ 1 型中性染料在 100 ℃染锦纶时,染浴pH在5~8波动,其得色深度变化小。这表明 2 ︰ 1 型中性染料染锦纶最适合的染浴 pH 为5 ~ 8。但由于 pH 低,染料上色快,匀染性差。故染浅色时,染浴 pH 以 7 ~ 8 为宜。染深色时,染浴pH 以 6 ~ 6.5 为宜;(2)复合型中性染料(如杭州丽华特系列染料、青岛尤丽特C型系列染料),与2︰1型中性染料有所不同,染浴 pH > 6 得色深度明显下降。如染浴 pH=7.3 与 pH=5.1 相比,得色深度下降 5%左右。可见,复合型中性染料(2 ︰ 1 型中性染料与带活性基的酸性染料复合而成)染锦纶时,染浴 pH应比 2 ︰ 1 型中性染料低。


工艺和配方:染料2%(omf),六偏磷酸钠1.5 g/L,锦纶匀染剂 951 2 g/L,升温速率 2 ℃ /min,100 ℃染色 30 min,净洗。染浴 pH 以醋酸、硫酸铵、纯碱调节。检测以杭州雷磁分析仪器厂 pH 5-25 型酸度计与Datacolor SF 600X 测色仪检测。

以上分析证明,染浴 pH 对染色结果(深度、色光)的影响显著,因此,确保小样染色与大样染色时染浴 pH 的正确性、稳定性与一致性,是提高染色小样放大样准确率最有效的技术措施。在实际生产中,染浴 pH 的正确设定一般不会存在问题。而值得关注的是,染浴 pH 通常存在着不稳定性。即染色初期染浴 pH 正确或基本正确,随着染色时间的推移,染浴 pH 会发生改变,甚至远远超出工艺设定的最佳染色 pH 范围。

这是由于许多人并不明确染浴 pH 的基准点在哪里,是指染色前染液的 pH,还是指染色后残液的 pH,而这二者的 pH 有明显差异。原因是外界会带入酸碱性物质(主要是碱性物质),在染色过程中会使染浴 pH 发生改变。如(1)染色用水并不一定呈中性。许多地区的自来水、深井水、江河水为

碱性水。在受热前 pH 接近中性,而经加热处理、冷却后则变为碱性。以常州新北区自来水为例,未经热处理的冷水 pH=7.52,130 ℃处理 20 min 的冷却水pH=8.24;(2)待染半制品(尤其是含棉、粘、麻的产品)通常带碱。如全棉线绢,丝光后经酸醋中和,落布 pH 为 7 左右(以万能指示剂滴检为草绿色)。取布 2 g 剪碎,置于 100 mL 蒸馏水中,在搅拌下沸水浸泡 20 min,冷却至室温,以杭州雷磁分析仪器厂pH S-25 型数显酸度计检测pH=8.86。这是因为在练漂前处理过程中,纤维素纤维会形成碱纤维素,在一般条件下水洗,纤维内部的碱是难以去除的。

实践证明,外界带入的这些酸碱性物质,特别是碱性物质,在染液的 pH 缓冲能力较差时,足以使染液的 pH 突破工艺设定的安全范围,给染色结果造成明显甚至是严重影响。欲使染浴 pH 自始至终保持稳定,消除外界带入染浴的酸碱性物质对染浴 pH 的影响,其有效的举措有以下两种:


(1)提高染浴对 pH 的缓冲能力。

常用的 pH 调节剂,对酸碱的 pH 缓冲能力并不尽如人意。如硫酸铵(或醋酸铵),2~3 g/L 的溶液 pH=6.5 左右。虽然可以用于 2 ∶ 1 型中性染料染锦纶(作为释酸剂),但对酸碱几乎没有 pH 缓冲能力;醋酸对碱有一定的pH 缓冲能力,但由于实际用量很少(如 98% 冰醋酸0.13 mL/L pH=4.5),对碱的实际缓冲能力和缓冲范围并不大。所以,有时难以抵御外界带入染浴的酸碱性物质对染浴 pH 的影响(注:提高醋酸浓度,可增大对碱的pH缓冲能力和缓冲范围,但染浴pH过低,会影响染色效果)。

实践证明,pH 缓冲体系可以大幅度提高染料对pH 的缓冲能力。常用 pH 缓冲体系的配伍组合通常有二种,即醋酸 - 醋酸钠和染色酸 - 醋酸钠。由于构成缓冲体系的组分比例不同,染液的 pH就不同;缓冲体系的组分浓度不同,对酸碱的缓冲能力就不同。所以,实际应用时应根据染色工艺对 pH的要求来确定缓冲体系的组分比例,根据染色工艺对缓冲范围与缓冲能力的要求来确定缓冲体系中各组分的浓度(表 9)。

配液自来水 pH=7.1,染色酸 RS 为苏州联胜化学公司产品,醋酸钠指 CH 3 COONa?3H 2 O。其酸度比98% 醋酸稍弱,不含无机酸(H 2 SO 4 、HCl)。在高温条件下,不会损伤纤维。气味比醋酸小,但挥发性相似。用于分散染料高温(130 ℃)染涤纶,色光、艳度略好于醋酸,得色较醋酸略深 1% ~ 6%,对分散染料的分散稳定性也无不良影响。


(2)以染后残液的 pH 作为染色 pH 的基准点,由于染色过程中染液的 pH 会发生波动,所以染色初始调节的pH并不等于染色过程中实际的pH。经检测,只有染后残液的 pH 稳定在工艺设定的范围以内,才能说明染色过程中的 pH 符合工艺要求。因此,应该把染后残液的 pH 作为染色 pH 的检测标准,并以此确定 pH 缓冲剂的实用浓度。


3.4 施加助剂的随意性


生产实践表明,染色助剂正确添加,可以使染色结果(深度、匀度或牢度、色光)产生良好效果。而染色助剂随意添加,却可以给染色结果造成不良影响,从而给染色小样放大样的准确性带来危害。


案例一:

涤纶染色要施加涤纶匀染剂(又称高温匀染剂)。涤纶匀染剂的加入,在提高分散染料的高温分散稳定性与移染匀染性的同时,也会因对染料具有不同程度的增溶、分散以及移染作用而影响染色结果(表 10)。

配方:染料 1.5%(omf),80% 醋酸 0.3 mL/L;

工艺:浴比 1 ∶ 30,升温速率 2 ℃ /min,130 ℃染 色 30 min,净洗;检测:Datacolor SF 600X 测色仪 检测。


案例二:

中性染料在水中以阴离子钠盐的形式 存在,故对硬水敏感,必须施加软水剂染色,但软水 剂的随意添加会引起染色结果的波动(表 11)。

配方:染料 1%(omf),锦纶匀染色剂 9511.5 g/L,硫酸铵 2 g/L(2 ∶ 1型),醋酸 0.5 mL/L(复合型);工艺:浴比 1 ∶ 25,升温速率 2 ℃ /min,100 ℃染色 30 min,水洗;检测:以深井水染色的

得色深度作 100% 相比较,Datacolor SF 600X 测色仪检测。


案例三:

中性染料或酸性染料染锦纶,需添加锦纶匀染剂。锦纶匀染剂在通过自身的助溶、增溶与缓染、移染作用有效提高锦纶匀染效果的同时,对染色结果也会产生一定的影响(表 12、表 13)。


配方:染料 1%(omf),锦纶匀染色剂1.5 g/L,硫酸铵 2 g/L(2 ∶ 1 型),醋酸 0.5 mL/L(复合型);工艺:浴比 1 ∶ 25,升温速率 2 ℃ /min,100 ℃染色 30 min,水洗;检测:以深井水染色的得色深度作 100% 相比较,Datacolor SF 600X 测色仪检测。



配方:染料 1%(omf),六偏磷酸钠 1.5 g/L,硫酸铵2 g/L(2∶1),醋酸0.5 mL/L(复合型);工艺:升温速率 2 ℃ /min,100 ℃染 30 min,浴比 1 ∶ 25;检测:Datacolor SF 600X 测色仪检测。


案例四:

活性染料溶解度较大,亲和力较低,故必须施加促染剂(电解质)染色。而促染剂浓度的高低,会直接影响活性染料的染色结果(表 14、表 15)。



配方:染料 1.25%(omf),六偏磷酸钠 1.5 g/L,电解质 40 g/L,纯碱 20 g/L;工艺:浴比 1 ∶ 30,65℃吸色 40 min,固色 50 min,皂洗,水洗。


配方:染料 2%(omf),六偏磷酸钠 1.5 g/L,纯碱20 g/L;工艺:浴比 1 ︰ 30,65 ℃吸色 30 min,固色 40min,95 ℃以上皂煮二次;以食盐 50 g/L 的得色深度作100%相比较;检测:Datacolor SF 600X检测。


案例五:

锦纶需在弱酸性条件下染色,故必须施加 pH 调节剂(酸剂、释酸剂、缓冲剂),以调控染浴的 pH。然而,染浴 pH 一旦产生差异,就会直接影响染色结果。

以上案例表明,染色时,染色助剂(软水剂、匀染剂、促染剂、pH 调节剂等)的差异(施加与不施加、施加量、施加品等),对染色结果会产生明显的影响。

然而,在实际生产中,对染色助剂的施加,普遍存在不严肃性,随意性很大。如(1)染小样与放大样施加的助剂品种不统一;(2)施加助剂不称重,挡车工跟着感觉走,自行添加;(3)助剂的施加量按纤维质量计(%,omf),而不按染液液量计 (g/L)( 即助剂施加量与染液液量脱钩 )。这势必会造成染小样与放大样助剂浓度相差悬殊(染小样浴比大,放大样浴比小)。

如当染色助剂按纤维质量计(%,omf)时,小样浴比为 1 ∶ 25,卷染机按浴比 1 ∶ 2.5 放大样时,染液中助剂的浓度就相当于染小样的 10 倍;气流机按浴比 1 ∶ 5 放大样时,染液中助剂的浓度就相当于染小样的 5 倍;喷染机按浴比 1 ∶ 12.5 放大样时,染液中助剂的浓度就相当于染小样的 2 倍。显然,这对染色小样放大样的准确性将产生重大影响。针对染色助剂对染色小样放大样正确性所产生的影响,最有效的举措有:(1)染小样与放大样时所施加的染色助剂品种一定要统一;(2)染色助剂一定要按染液的实际体积准确计量(g/L),一定要确保染液中助剂的浓度相同。


3.5 染色时间的差异


无论何种染料染何种纤维,都有一个吸附、扩散、固着的过程。而且,只有在吸附均匀、扩散透彻、固着充分的条件下,才能获得良好的染色效果。因此,染色时间必须要充裕。可是,在实际生产中,却普遍存在染

色时间不足的问题,尤其是仿色打样问题最为突出。以中温型活性染料染棉为例:活性染料染色,分吸色与固色 2 个阶段。吸色时间不足,只会因移染不充分,以及一次吸色量较低使加碱固色初期染料的“凝聚”与“骤染”现象加重,影响匀染效果;对最终的得色深度有影响,但影响不大。固色时间不足,却会因染料 - 纤维间的键合反应不充分而显著影响染色结果(深度、色光、牢度)。

而现实情况是,中温型活性染料染小样,许多生产厂家是在 60 ℃吸色 30 ~ 40min、固色 30 ~ 40min 的条件下进行的。经检测,这样的打样条件根本达不到真正的上染平衡(注:只有达到染色平衡才能产生良好的重现性),特别是反应性较弱的染料或者染较深色泽(表 16)。



染色配方:

染料 0.5%、3%(omf),六偏磷酸钠 1.5 g/L,食盐 30 g/L(浅)、50 g/L(深),纯 碱 15 g/L( 浅)、20 g/L( 深); 工 艺: 浴 比1 ︰ 30,吸色 30 min,固色 30 ~ 90 min,95 ℃皂洗 5min。


表 16 检测数据表明:

在 60 ℃条件下,真正达到染色平衡所需的固色时间较长。染浅色 [0.5%(omf)]需 60 min 左右,染深色 [3%(omf)] 需 80 min 左右。这是因为常用中温型活性染料大多为异双活性基染料,其中一氯均三嗪活性基反应性较弱,对固色时间的要求较高;乙烯砜活性基的反应性较强,故乙烯砜型染料对固色时间的要求相对较低。

显然,按现行的打样时间染色,不仅得色深度要浅约 5% ~ 10%,而且,还会由于上色未能达到平衡,一旦染色条件(温度、时间、pH、电解质等)波动,很容易因上染量不同而导致重现性低,准确性不好。未能达到染色平衡的染色小样放大样(大样固色时间较长),其放样准确性必然较差。欲缩短染色时间,提高打样效率,最有效的措施是适当升高染色温度。试验证明,升高染色温度不仅可以有效增进染料的移染作用与扩散作用,提高匀染效果,而且可以显著提高染料-纤维间的反应能力,有效缩短染色时间(表 17、表 18)。


从表 17、18 看出,适当提高染色温度,因上色速率加快,达到染色平衡所需的时间明显缩短。与60 ℃染色相比,65 ℃染固色时间缩短 10 min,70 ℃染色固色时间可缩短 20 min。其得色深度与 60 ℃染

色相比,与异双活性基的染料基本相当。乙烯砜型染料(如活性黑 KN-B)染色温度提高到 65 ℃,其得色深度与 60 ℃染色相当;染色温度提高到 70 ℃,其得色深度则比 60 ℃染色下降 5% ~ 10%

显然,这是由于乙烯砜基的耐碱稳定性差,染色温度提高水解量增加造成的。可见,中温型活性染料染小样,染色温度提高到 65 ℃是可行的。具体打样条件为:异双活性基染料,染浅色,65 ℃吸色 30 min,固色50 min;染深色,65 ℃吸色 30 min,固色 70 min。乙烯砜型染料,染浅色,65 ℃吸色 30 min,固色 40min;染深色 65 ℃吸色 30 min,固色 60 min。先决条件:必须以温和的纯碱作碱剂。若用碱性较强的代用碱或复合碱作碱剂,则会因染浴 pH 过高(pH>12),染料水解较多造成色浅。


4 结语


提高小样放大样准确性的有效举措有五点:


(1) 打小样与放大样所用的坯布要同厂家同批次。


(2) 半制品的染前处理要同工艺同质量。


(3) 染色温度和染色pH值要正确、一致。


(4) 无论小样还是大样染色时间要充裕。


(5) 放样前要用车间待用的染料、助剂重新复样。


经实践,落实以上五点对提高小样放大样的符样率效果显著


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