【集萃網(wǎng)觀察】一、染料印花概述
在印花產(chǎn)業(yè)卻遠(yuǎn)沒有表現(xiàn)出今天這樣的相對立性的時候,紡織品印花廠只是紡織工業(yè)生產(chǎn)印花織物的專業(yè)部門,甚至可能是大型紡織聯(lián)合公司的一個生產(chǎn)部門,也可能是它的委托加工廠。一般紡織品生產(chǎn)企業(yè)委托印花廠對自己的產(chǎn)品進(jìn)行印花加工,就像委托加工針織一樣,能進(jìn)行大型紡織聯(lián)合公司所缺少的在織物上印花的工序。印花通常被描述為在局部的花紋圖案處的染色。紡織品印花使用與染色時相同的可用來生產(chǎn)著色織物的染料或顏料,印花和染色時所使用的對纖維極具親和力的特種染料具有相同的上染原理和大體一致的色牢度特性。染料或顏料通常在水浴中進(jìn)行染色。當(dāng)同樣的染料或顏料用于印花時,必須用樹膠或淀粉增稠以防止其從花紋中滲出。這種增稠的溶液,大約相當(dāng)于濃脫脂牛乳的稠度,稱作印花色漿。一些染料由于溶解性差,著色量低,不能用于印花色漿。
染料印花也稱料濕法印花。染料印花其實(shí)就是一種局部染色,是在紡織品上局部施以染料或顏料從而獲得花紋圖案的過程。但它又不同于染色,因?yàn)橛』ǹ椢锱鹘?jīng)過前處理后具有良好的潤濕性,印花中為了克服織物的毛細(xì)效應(yīng)引起的滲化現(xiàn)象,獲得清晰的印花紋,必須加入稱為原糊的物質(zhì)后,使印花色漿具有一定的粘度。染料印花的色漿主要有原糊(糊料)、染料和助劑。在印花過程中,染料和助劑,借助原糊的作用印到織物上,進(jìn)行局部染色。因此,糊料的性能對印花產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要。一般情況下,原湖是一種在水中能分散成具有一定穩(wěn)定性的親水膠體或乳化體。
染料印花中的常用糊料
(1)淀粉。呈白色粉狀物,不溶于水。一般用小麥淀粉,它是由300~400個葡萄糖單位以2~1:4二鍵連結(jié)的直鏈分子組成的。使用此種糊料印花性能良好,表面得色量高,產(chǎn)品色澤鮮艷、不滲化,印品花紋精細(xì),成膜性較差。
(2)淀粉衍生物:包括可溶性淀粉、黃糊精、白糊精等,是淀粉加鹽酸水解的產(chǎn)物。由于鹽酸的用量、水解溫度、時間等因素,有不同的產(chǎn)物。
(3)海藻酸鈉:是由海藻中提取的海藻膠,具有較強(qiáng)的陰荷性,遇堿或酸都易形成凝膠。一般情況下可使花紋輪廓清晰,是用活性染料印花時常用的糊料。
(4)化學(xué)糊料:有羥甲基纖維素、淀粉醚等,但不經(jīng)常使用。
顏料印花中對糊料性能的要求
(1)粘度:一般要求在1000~4000厘泊左右為佳,常用的粘度大約在2000厘泊左右;
(2)過網(wǎng)性:這一性能直接關(guān)系到得色量的高低,而觸變性和原糊的結(jié)構(gòu)也都對過網(wǎng)性有影響;
(3)固著力:色漿在織物上應(yīng)有一定的固著力,但因著力太大會使刮印、水洗發(fā)生困難,而固著力太小則會使?jié){膜脫落。影響固著力大小的因素主要是分子量的大小和分子形狀;
(4)成膜性:良好的糊料不但要有以上性能,而且還要有優(yōu)良的成膜性,漿膜的堅(jiān)牢度及彈性要保證在印花后的整理時不致剝落。
染料印花工藝所用的染料
(1)活性染料:亦稱為反應(yīng)性染料。它具有活性基因,在一定的條件下能和纖維素纖維或蛋白質(zhì)纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng),以其價鍵結(jié)合的染料;
(2)直接染料:是具有特殊結(jié)構(gòu)的水溶性染料?芍苯訉w維素纖維進(jìn)行染色,故被稱為直接染料,這種染料大部分屬偶氮染料;
(3)酸性(弱酸性)染料:含有磺酸基并能在其呈酸性、弱酸性或中性時,對絲毛等蛋白質(zhì)纖維上染,而對纖維素纖維不能著色的染料,稱之為酸性染料。
(4)此外還有陽離子染料硫化染料等多種。助劑主要有尿素、堿劑、氧化劑等。
根據(jù)使用染料的不同,染料印花有活性染料印花、分散染料印花、酸性(弱酸性)染料印花等多種。如今比較常用是活性染料印花,它具有印花工藝比較簡單,拼色方便,并能和多種染料共同印花或防染印花;花紋色澤鮮艷,色譜中淡色花色齊全,具有較好的濕處理牢度;調(diào)制色漿操作容易,印花時疵病少并易于發(fā)現(xiàn),印花效果好;染料成本低。除適應(yīng)棉織物印花外,在化纖織物上也具有一定的應(yīng)用價值等許多優(yōu)點(diǎn)。
二、活性染料印花工藝
活性染料印花的色漿是由原糊、活性染料、防染鹽S、堿劑、尿素等助劑組成的。由于活性染料的分子結(jié)構(gòu)中含有一個或一個以上的活性基團(tuán),在一定的條件下能與織物纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而牢固地結(jié)合在一起,因此,活性染料印花的色牢度非常好。活性染料織物印花具有色澤鮮艷、色譜劑全、工藝簡單、操作方便、拼色容易、便于掌握及濕處理牢度好等優(yōu)點(diǎn),所以在織物印花被廣泛應(yīng)用。
常用的活性染料有M型活性染料、K型活性染料、X型活性染料、KN型活性染料等幾種。M型活性染料中含有雙活性基,即含一氯均三嗪和乙烯砜雙活性基團(tuán),纖維反應(yīng)的機(jī)會比K型或KN型多,所以固色時間短,固色率高,與纖維生成的共價鍵的耐酸耐堿穩(wěn)定性均比較好。M型活性染料固色率雖高,但印深濃色時,其浮色不易洗去,熨燙易沾色,摩擦牢度不好,故應(yīng)加強(qiáng)皂洗后處理。
K型活性染料可以用80攝氏度以上的熱水溶解染料;由于反應(yīng)性低,印花時需用較高的堿性進(jìn)行固色,用小蘇打?yàn)閴A劑印花時,其用量比X型活性染料要高;汽蒸工藝時間較長,與纖維生成的共價鍵穩(wěn)定性好。
X型活性染料溶解溫度不能超過60攝氏度,可采用冷水或溫水溶解;由于其反應(yīng)性高,印花中所用堿劑多采用小蘇打且用量要嚴(yán)格控制,汽蒸固色時間要短;由于其色漿穩(wěn)定性差,染料易水解,所以堿劑應(yīng)在色漿臨用前加入;與纖維生成的共價鍵耐酸穩(wěn)定性差,故印花后的織物遇酸就會斷鍵褪色。
KN型活性染料與纖維的共價鍵耐酸不耐堿,所以堿劑的用量應(yīng)嚴(yán)格控制,且印花后織物不耐高溫堿性皂洗,這是該類染料最大的特點(diǎn);在印花后不及時汽蒸或不及時進(jìn)行后處理,印花織物色澤變淺,易出現(xiàn)風(fēng)印問題。
防染鹽S是活性染料直接印花助劑,學(xué)名為間硝基苯磺酸鈉。制備防染鹽S的原料是苯、硫酸、硝酸、碳酸鈉。防染鹽S是印花漿中使用性能較好的氧化劑。在織物印花中,防染鹽S主要是作防染劑,能在紡織品印染過程中防止染料著色而形成花紋。此外,作為染料中間體,可合成其它多種染料。防染鹽S在織物印花中的應(yīng)用主要是,作還原染料防白助劑;作銅鹽、活性、納夫妥染料等地色拔染印花時地色保護(hù)劑;作修理花布浮雕用劑;作活性染料印花后汽蒸時色光保護(hù)劑;作活性染料軋染-汽蒸法色光保護(hù)劑;作還原染料色紗織物煮練時白地保護(hù)劑。堿劑也是活性染料印花中常用的一種助劑。
在活性染料印花色漿中,堿劑的選擇主要取決于染料的活性大小,印漿所需的儲存穩(wěn)定性,纖維種類,染料的用量等。常用的堿劑有純堿、小蘇打和三氯醋酸黃等。在生產(chǎn)中,小蘇是最常用的堿劑,但有時可以兩者共用,如用純堿與小蘇打的混合堿。堿劑的作用是由活性染料的性質(zhì)確定的,活性染料在與纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的同時會產(chǎn)生酸,而活性染料必須在堿性介質(zhì)中才能與纖維起鍵合作用。因此,堿劑對其起到了中和的作用,從而防止織物的脆損并且促進(jìn)了染料在織物上的固著。
由于活性染料與纖維鍵合作用中會使部分染料水解,生成或放出酸來,這些酸如不中和,在高溫中易使纖維水解而脆損織物,特別是在高溫焙烘時更顯得重要,色漿中堿劑的用量隨染料的用量和染料的反應(yīng)性能大小而變化,有些染料反應(yīng)速度快,只需少量的堿劑就可以使染料在纖維上固著,而堿劑用量過多,反而容易造成色漿不穩(wěn)定,從而使水解染料增加,給后處理工藝造成浮色多,而且使織物深色淺萎。但有的染料反應(yīng)速度慢,而當(dāng)工藝中量大時,則需要較多的堿劑來提高其反應(yīng)速度,因此,要根據(jù)染料的用量和染料的反應(yīng)性等實(shí)際情況,適量合理地使用堿劑。
在色漿中含有一定量的尿素,能起緩沖作用,中和釋放出來的酸,從而起到保護(hù)織物的作用。尿素學(xué)名為碳酸二胺,在活性染料印花中主要起吸濕作用、緩沖作用和固著作用。尿素是活性染料的助溶劑,同時又是良好的吸濕劑,具有很好的助溶和滲透性。在活性染料印花中有助于活性染料的發(fā)色并能提高染料的固色率。染料分子中雖然具有親水的磺酸基等可溶性的基團(tuán),其溶解度也比較好;但由于印花時染料的用量較高,而調(diào)色的溶比又小,所以還需要用尿素來助溶。在滲透性方面,尿素能促使纖維膨化,有利于染料滲透到纖維的內(nèi)層,從而提高了給色量。尿素對K型的活性染料染深色的效果較為顯著。
三、常見的活性染料印花色漿配制和適印性
常見的活性染料印花色漿的配制:
(1)原糊:干海藻酸鈉5%~8%(有的也用25%的海藻酸鈉約40%),水80%,小蘇打(調(diào)整pH為7~8,約3%),六偏磷酸鈉(按水質(zhì)硬度而定)約0.35%,40%的甲醛0.1%(氣溫高時使用)。配制時先將溫水放入桶內(nèi),加入六偏磷酸鈉,在不斷攪拌下將海藻酸鈉緩緩倒入;打開蒸汽閥充分?jǐn)嚢柚辆鶆驘o顆粒狀后再加入水至全部均勻后用小蘇打調(diào)節(jié)pH到7~8;最后加入甲醛,攪拌均勻后再以高壓泵用SP56尼龍絲網(wǎng)二層過濾(原糊如常溫攪拌要6~8小時),存放一兩天后就可使用。貯存中要注意避光保存,避免原糊受光水解;禁止用鈣、鋅、鋇、鐵及鹽類作防腐劑的貯存工具及容器,避免原糊遇二價金屬離子產(chǎn)生凝固現(xiàn)象;如發(fā)現(xiàn)原糊液面發(fā)泡變黑或有異味等均不能再用。
(2)色漿:海藻酸鈉原糊40%~55%,尿素3%~15%,防染鹽S 0.5%~1%,活性染料0.05%~10%,溫水適量,小蘇打1%~3%,水(補(bǔ)充水漿)。配制方法是,先將少量冷水與染料調(diào)成糊狀,然后加入溶解好的尿素、防染鹽S的混合液,用溫(熱)水溶解活性染料(活性染料溶解時調(diào)色用水必須經(jīng)軟化過濾,不能用金屬用具和盛裝,盛裝桶用前要洗干凈,不同類型的染料要分別溶解后方可拼色,并且K型染料不宜與X型拼色。水溫一般K、M型掌握在85攝氏度,但黃K-RS、嫩黃K-6G、翠藍(lán)K-GL、艷藍(lán)K-GR的溶解溫度要提高到100攝氏度直至溶液澄清,否則會造成色點(diǎn)疵病),經(jīng)過濾后加入原糊中充分?jǐn)嚢瓒。小蘇打(或純堿)主要用于調(diào)節(jié)pH值,要用30攝氏度以下的溫水溶解后臨時加入。
用活性染料染色的紡織品可進(jìn)行拔白或拔印,這類產(chǎn)品在市場上很受人們的喜愛,目前常用于燈芯絨織物的拔印中,活性染料染色的燈芯絨類產(chǎn)品,可用強(qiáng)氧化劑去拔色,如蘭綠色的用強(qiáng)氧化劑次氯酸鈉拔可變成粉色,黑色的拔成褐色的等。但活性染料拔白還必須用還原劑,如雕白塊,也要合理選擇地色布所用的染料。此外,活性染料還可與涂料共同印花,如當(dāng)深色的細(xì)線條或小塊面和中淺色塊面較大的花紋疊印時,細(xì)線條可用涂料印花,使線條得色深并能使線條更清晰光滑,塊面用活性染料印花,能保證手搓牢度和手感柔軟,并且花色也比較鮮艷,整個效果比較理想。在涂料中需同時加入檸檬酸等做堿的中和劑,來破壞活性染料發(fā)色。在共同印花中,耐酸增稠劑、耐酸粘合劑的選擇是關(guān)鍵。丙烯酸類增稠劑為堿增稠聚合物,遇酸即失去增稠能力。
四、分散染料印花工藝注意事項(xiàng)和活性染料的凝聚現(xiàn)象
在我國,印花用染料主要是活性染料和分散染料。分散染料印花工藝中,需要注意以下事項(xiàng):
(1)分散染料在分散溶解時要用低于40℃的水,因分散染料制造過程已加入大量分散劑,如溫度過高分散劑破壞,使分散染料凝聚。溶解更加困難。如過濾不凈容易產(chǎn)生色點(diǎn)。
(2)分散染料遇金屬離子容易發(fā)生色變,因此調(diào)制色漿不宜用鐵器,并要加入六偏磷酸鈉軟水劑。
(3)分散染料在弱酸性中比較穩(wěn)定,堿性液易使分散染料水解影響色光。一般pH控制在5~5.5范圍內(nèi)。如pH低于8或高于10時,即會降低對滌綸的上染率,造成在棉纖維上的沾色?稍谏珴{中加入乳酸或酒石酸以調(diào)節(jié)pH值。
(4)原糊要選用中性和在弱酸性時穩(wěn)定的海藻酸鈉糊。為提高色漿的刮印效果,可同時加入乳化糊,但不宜過多,否則影響花紋的輪廓。
(5)除純滌綸織物印花外均不加尿素。否則加重對棉纖維的沾色。因高溫處理時尿素在130℃便熔融、揮發(fā)和分解,并與分散染料組成低共熔物,造成沾色難以洗除。
而活性染料在水中具有極良好的溶解狀態(tài),活性染料主要依靠染料分子上的磺酸基團(tuán),溶解于水中,對于含乙烯砜基的中溫型活性染料而言,除磺酸基團(tuán)外,其β-乙基砜基硫酸根也是極良好的溶解基團(tuán)。在水溶液中,磺酸基及-乙基砜基硫酸基上的鈉離子發(fā)生水化反應(yīng)使染料形成負(fù)離子而溶解于水中。
活性染料的染色是依靠染料的負(fù)離子上染到纖維上去的;钚匀玖系娜芙舛染^100克/升。大多數(shù)染料的溶解度在200~400克/升,個別染料甚至可達(dá)到450克/升。
但是在染色過程,染料的溶解度會由于各種不同原因而下降(甚至完全不溶解)。
當(dāng)染料溶解度下降以后,部分染料將會從單只的游離態(tài)負(fù)離子轉(zhuǎn)變?yōu)榱W樱捎诹W又g電荷斥力大大降低。所以粒子與粒子會互相吸引產(chǎn)生凝聚。這種凝聚先是染料粒子集合成凝聚體,然后轉(zhuǎn)變?yōu)榧垠w,最后轉(zhuǎn)變?yōu)樾蹙垠w。絮聚體盡管是一種松弛的集合,但由于在其周圍由正電荷和負(fù)電荷形成的雙電層,一般染液循環(huán)時的切變力很難將其分解,絮聚體很易在織物上沉淀,形成表面染色或玷污。一旦染料產(chǎn)生這樣的凝聚,染色牢度都會明顯下降,同時會造成不同程度的色花、色斑、色漬。對某些染料(一般雜環(huán)結(jié)構(gòu)的染料),其絮聚體在染液的切變力下會進(jìn)一步加快集合,造成脫水鹽析。一旦發(fā)生鹽析,染色的顏色會變得極淺,甚至染不上色, 即使染上色,也是嚴(yán)重色花、色漬。
染料產(chǎn)生凝聚的原因有許多,但主要原因還是電解質(zhì)引起的,在染色過程中,主要的電解質(zhì)是促染劑(元明粉和鹽),促染劑中含有鈉離子,而染料分子中的鈉離子當(dāng)量遠(yuǎn)低于促染劑的鈉離子當(dāng)量數(shù),在正常染色過程中正常的促染劑濃度對染浴中的染料溶解度不會造成太大影響。但是當(dāng)促染劑用量增加時,其溶液中鈉離子的濃度也相應(yīng)增加,過量的鈉離子會抑制染料分子的溶解基團(tuán)上鈉離子的電離,從而降低了染料的溶解度。當(dāng)促染劑濃度超過200克/升以后,大多數(shù)染料均會發(fā)生不同程度的凝聚。當(dāng)促染劑濃度超過250克/升以后,這種凝聚程度將會加劇,先形成凝聚體,然后在染液切變力下很快形成集聚體及絮聚體,對于溶解度低的一些染料則部分鹽析出來,甚至脫水。
五、印花顏料發(fā)展前瞻
在世界范圍內(nèi),涂料印花由于具有工藝簡單、無需水洗、減少用水量和污水排放量等優(yōu)勢,已在趕超染料印花產(chǎn)量,約占印花工藝的45%,活性染料印花約占30%,分散染料約占20%,少量為中性及弱酸性染料印花。這也對印花用顏料的發(fā)展提出了新的要求。印花顏料除了要盡快提高印花用國產(chǎn)染料和顏料色澤的純度和鮮艷度,更要關(guān)注環(huán)保,使顏料印花的環(huán)保問題能從源頭起就能得到扼制。畢竟隨著人們環(huán)保理念及綠色安全消費(fèi)的不斷提高和加強(qiáng),在印染各工序中大力推行清潔生產(chǎn)已勢在必行。
在印花中避免使用含高價位的重金屬及絡(luò)合、偶氮類致癌芳香胺結(jié)構(gòu)的染化料,包括含甲醛的固色劑等,中避免和減少有毒有害物對環(huán)境和產(chǎn)品的污染等。這些都是需要染料助劑企業(yè)積極努力并確定開發(fā)新產(chǎn)品的方向。另外,中國企業(yè)除獲得ISO-9000國際質(zhì)量管理和ISO-14000國際環(huán)保管理體系認(rèn)證外,還要爭取獲得歐盟的生態(tài)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可,以取得更大的經(jīng)濟(jì)利益。總之,走資源消耗低、環(huán)境污染少、產(chǎn)品附加值高、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一的工業(yè)化道路,是印染行業(yè)的必然選擇,也是染化料助劑行業(yè)的市場機(jī)會和必由之路。染料業(yè)的發(fā)展應(yīng)當(dāng)緊跟印染技術(shù)的進(jìn)步。
2005年,在生產(chǎn)增速繼續(xù)下降的情況下,染料行業(yè)出口保持穩(wěn)定增長,經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。全行業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均創(chuàng)歷史新高。重點(diǎn)企業(yè)和以出口為重點(diǎn)的企業(yè)效益明顯提高。從全行業(yè)看,虧損企業(yè)減少,但小企業(yè)由于競爭力下降,產(chǎn)品更新慢,有的被迫減產(chǎn)和停產(chǎn)。隨著國內(nèi)染料的快速發(fā)展,企業(yè)創(chuàng)新意識的不斷提高,進(jìn)口增長逐步開始下降,國產(chǎn)染料替代了部分進(jìn)口染料。
今年是我國“十一五”規(guī)劃開局之年,我國國民經(jīng)濟(jì)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定較快發(fā)展,為我國染料工業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間,染料的需求和出口仍將保持穩(wěn)定增長的趨勢。顏料生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)遇上建設(shè)自營銷售網(wǎng)絡(luò)加快樹立自主品牌的良好機(jī)遇。
改革開放后,很多染料企業(yè)都擁有了進(jìn)出口權(quán),雖然自營的進(jìn)出口數(shù)量有些增加,但是,我們與國外公司比銷售的數(shù)量差距很大,缺少營銷渠道,獲得的市場利潤很低。找到重點(diǎn)和切入點(diǎn),不斷培育品牌優(yōu)勢,染料企業(yè)不斷擴(kuò)大自營銷售、獲得更多的市場信息和利潤是完全有希望的。國內(nèi)染料業(yè)由于受計劃經(jīng)濟(jì)的影響,基本沒有自己的品牌,更談不上名牌。改革開放后,很多企業(yè)注冊了自己的品牌,由于我們?nèi)狈ζ放婆嘤推放苿?chuàng)新的經(jīng)驗(yàn)和能力,染料工業(yè)發(fā)展至今,在國際市場上還沒有叫得響的知名品牌,有些質(zhì)量很好的產(chǎn)品,也只能貼上國外知名品牌銷售,F(xiàn)在國家積極支持企業(yè)推出名牌產(chǎn)品,企業(yè)更應(yīng)該注意樹立自己的品牌,用5-10年的時間在國際市場上推出中國知名的染料品牌。
要想達(dá)到以上目標(biāo),就需要改變粗放型增長方式,提高自主創(chuàng)新能力。薄利多銷,低成本、大批量是企業(yè)發(fā)展達(dá)到一定規(guī)模的措施和手段,也客觀上促進(jìn)了我國染料工業(yè)快速發(fā)展。當(dāng)前我國的染料產(chǎn)量、出口和消費(fèi)數(shù)量已經(jīng)居世界第一位,是名副其實(shí)的染料大國。但低成本,薄利多銷只能使企業(yè)做大,但不能做強(qiáng),更不能做長遠(yuǎn)。今后我國染料工業(yè)的發(fā)展,如果還繼續(xù)保持傳統(tǒng)的大規(guī)模、大批量、低成本與低價競銷,不可能從染料大國變成染料強(qiáng)國。企業(yè)也不可能獲得更快的發(fā)展和得到更好的效益。只有努力提高自主創(chuàng)新能力,加大科技投入,不斷開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)、新產(chǎn)品,才是我國染料工業(yè)未來發(fā)展的方向。
去年底國家六部委決定,2006年1月1日起分散染料出口的退稅率由13%降到5%,這個政策范圍也有擴(kuò)大的可能;有些能源產(chǎn)品價格會轉(zhuǎn)向市場調(diào)節(jié);環(huán)境保護(hù)更加嚴(yán)格,有媒體稱今年是環(huán)保風(fēng)暴年;紡織品的貿(mào)易摩擦仍會存在;反傾銷的案例也會不斷增長;能源及原材料價格上漲等方面都會對染料工業(yè)的發(fā)展形成很大的壓力,我們要注意市場及政策的變化。積極采取應(yīng)對措施,為“十一五”的染料工業(yè)穩(wěn)定、健康、持續(xù)發(fā)展開好局、起好步。
編撰:吳元亮 技術(shù)支持:林其水 原載:紡織品印花2006/9;22-30
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