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纯棉织物的预施碱活性染料印花工艺

2021-11-02张永兴 钱红飞
 纯棉织物的预施碱活性染料印花工艺

绍兴市华绅纺织品整理有限公司 张永兴

浙江省清洁染整技术研究重点实验室 绍兴文理学院 钱红飞

摘要:针对一相法印花工艺中活性染料容易发生水解导致固色率低的问题,采用预施碱方法,并以合成糊料作为增稠剂,对纯棉织物进行活性染料印花加工,研究了合成增稠剂、碱剂、尿素等对印花固色率的影响,同时对各类染料品种的适用性和专用助剂的效果进行了评价,优化了印花工艺。结果表明,预施碱印花工艺适合PKEFL等不同反应活性的活性染料,纯碱用量因反应活性不同而异,最佳的尿素质量分数为4%,通过加入增效剂Q能适当改善合成增稠剂的耐盐性,并提升固色率。

关键词:印花;活性染料;预施碱;合成增稠剂;棉织物

0 前言

活性染料因色泽鲜艳、色牢度较好而广泛用于纤素纤维织物的印花。它通过自身分子中的活性基团与纤维素纤维中的羟基发生化学反应形成共价键固着在纤维上。活性染料与纤维发生固着反应的同时,也会发生水解反应,造成一定量的浮色。在实际印染加工时,需要优化工艺条件,以尽可能地提高其与纤维的固着反应,降低水解的发生。

活性染料一般需要在碱性条件下发生固着反应。根据施碱方式不同,印花工艺分为全料法和二相法。两者最大的优点区别是制备色浆时,全料法是将碱加入色浆中,而二相法是印花后再轧碱。二相法的最大优点是由于色浆中不含碱,染料在色浆中较为稳定,因此染料与碱剂选择范围广,可以选择反应活性高的染料,但是其工艺流程较长,碱剂的施加方式、固色条件对染料的上染及印花效果影响较大,目前实际生产中较少采用。全料法染料与碱在色浆中共混,工艺简单,但活性染料存在水解失活的风险,染料品种的选择存在一定的局限性[1]

一氯均三嗪染料耐碱性高,在色浆中不易水解,固色后的共价键也不易在碱性环境下断键。因此,一氯均三嗪活性染料是目前市场上最适合全料法印花的活性染料。其色浆稳定性高,贮存时间长,不容易出现风印疵病,但其活性基反应性低,对蒸汽湿度要求较高。 大生产时,若蒸汽湿度较低,则会导致得色浅、色光萎暗、前后批色差严重,甚至出现左中右色差、布面色花等问题。大多数活性染料固色率为50%60%,甚至更低,水洗时会产生大量的浮色,造成白底沾色、印花产品湿牢度差、废水COD高等一系列问题。为了解决以上问题,印花企业大量使用尿素,成为氨氮排放大户[2]

除了染料这一主要因素外,糊料对活性染料印花性能的影响也较大。传统的印花工艺多采用海藻酸钠,其分子中含有羧基负离子,具有制糊方便、色泽鲜艳、洗除性好等优点,但其流变性不适宜印制精细和大面积的花型,价格也日趋提高[3]。为了降低生产成本, 价格低廉的聚丙烯酸类合成增稠剂受到生产企业的关注。它具有给色量和成糊率高等优点,但因耐盐性较低、洗除性差,抑制了其广泛使用,一般与海藻酸钠糊混合使用[4-9]

针对上述问题,课题组采用预施碱方法,并以合成糊料为增稠剂,对活性染料印花工艺进行探索,研究了增稠剂、碱剂与尿素等用量对印花固色率的影响,同时也对染料品种的适用性和专用添加剂的使用进行了试验和评价。通过工艺优化,获得一种新的印花工艺,具有固色率高、尿素用量低的优点。

1试验部分

1.1织物、染化料和仪器

织物  漂白棉织物(492/10cm×270/10cm 117.73g/m2)

染化料  活性染料红P-6B、活性染料红KE-7B、活性染料红M-3BE、活性染料黄KE-4R、活性染料藏青KE-R(浙江亿得化工有限公司),活性染料红FL-2BL (湖北丽源科技有限公司),无水碳酸钠(杭州大方化学试剂厂),碳酸氢钠(国药集团化学试剂有限公司),尿素(天津市瑞金特化学品有限公司),标准洗衣粉,增固剂Q(高分子表面活性剂为主要成分的乳化液),海藻酸钠(市售),合成增稠剂KG-201(浙江精业生化有限公司)

仪器  JA31002型电子天平(上海舜宇恒平科学仪器有限公司),P-AO型两辊立式气动小轧车、连续式定形烘干机、L-12C/L-24A-l型振荡染色机(厦门瑞比精密机械有限公司),DJ型精密电动搅拌器(杭州三立仪器厂),MU562A型印花实验机(北京纺机所装备技术有限公司),DGG-9240B型电热恒温鼓风干燥箱(上海森信实验仪器有限公司),Datacolor SF-600电脑测色配色仪(美国Datacolor公司),NDJ-4A型旋转式黏度计(上海越平科学仪器有限公司)

1.2测试方法

1.2.1黏度和PVI

利用旋转式黏度测试仪测定黏度。PVI值为浆料在转速60r/min6 r/min时所测得的表观黏度的比值

1.2.2固色率和印透性

将试样折叠至不透光,采用Datacolor SF600型测色配色仪在D65光源和10o观察角条件下,在最大吸收波长处测定试样的K/S值。

按式(1)计算固色率。

固色率=[A/S1/(K/S0)0]×100%                          1

 式中:(K/S0)0——印花织物皂洗前的表观色深值

               A/S1——印花织物皂洗后的表观色深值

    按式(2)计算印透性。

      印透性=[A/S/(K/S))]×100%                  2

 式中:K/S——印花织物正面的表观色深值

K/S——印花织物反面的表观色深值

1.3印花工艺

1.3.1印花工艺流程

传统工艺   印花→烘干(80℃) →汽蒸(100℃78 min) →水洗→皂洗(标准洗衣粉1g/L80℃5 min) →水洗→烘干

新工艺   织物浸轧Na2CO3溶液(Na2CO310 g/L,二浸二轧,轧余率75%)→焙烘(100℃2 min) →印花→ 烘干(80℃) →汽蒸(100℃78 min) →水洗→皂洗(标准洗衣粉1g/L80℃5 min) →水洗→烘干

1.3.2印花色浆处方

传统工艺

ω(活性染料)%                              1

ω(海藻酸钠原糊)/%                            60

ω(尿素)/%                               10

ω(碳酸氢钠)/%                                     3

新工艺

ω(活性染料)/%                             1

ω(合成增稠剂KG-201)/%                          3.5

ω(尿素)/%                              10

ω(增固剂Q/%                            02

2结果与讨论

2.1合成增稠剂用量的优化

合成增稠剂用量决定色浆的黏稠性,对印花效起到重要的作用。由于碱的存在对合成糊料成糊性响很大,试验测试了不含碱剂和含碱剂两种情况下糊料的黏度。色浆处方为:活性红P- 6B1%,尿素10%,小苏打为03%,改变合成增稠剂质量分数。结果见表1

                           表1增稠剂质量分数对色浆黏度的影响                                                                                                                                                                                                                                        

                   注:表示色浆太稀或太稠,黏度不能测定。

由表1可知,要达到相近黏稠性,不含碱色浆中合成增稠剂用量明显低于含碱色浆的。在含碱条件下,6%合成增稠剂的黏度与不含碱的色浆中增稠剂质量分数为3%4%时的相当。由于试验采用的是碱预处理工艺,色浆中不含碱,因此,在后续试验中,合成增稠剂质量分数仅需3.5%即可,此时的色浆黏度为19400 mPa·s,满足印花要求。

2.2预施碱中纯碱用量的优化和染料的筛选

对织物进行浸轧处理,改变纯碱质量浓度分别为5g/L10 g/L15 g/L20 g/L25 g/L,并采用不同种类活性染料制备色浆,其质量分数为1%,合成增稠剂KG-201质量分数为3.5%,尿素质量分数为10%,测定皂洗前后印花色样表观色深K/S值,并计算固色率。结果如表2所示。

2纯碱质量浓度对各类活性染料印花固色率的影响

由表2可以看出:不同活性染料种类,碱剂的影响不同。活性红P-6B的固色率随着碳酸钠质量浓度的增大先上升后下降,在Na02CO3质量浓度为20 g/L时,固色率最高,达90.01%;活性红KE-7B的固色率随着碳酸钠质量浓度的增大而上升,至Na02CO320 g/L时达到最高,为99.20%;活性红M-3BE和活性红FL-2BL的固色率在纯碱质量浓度为5g/L时达到最高,进一步提高纯碱质量浓度固色率反而下降,其中活性红FL-2BL的最高固色率为85.29%,活性红M-3BE表现最差,固色率低于69.16%

综上所述,预施碱印花工艺比较适合PKEFL等类型活性染料,不适合M型活性染料。对于不同类型的活性染料,其纯碱的用量也不同。在活性染料质量分数为1%时,对于PKE型活性染料,纯碱质量浓度以2025g/L为佳,而对于FL型活性染料,纯碱质量浓度可以减少至5g/L。考虑到在生产实践中碱剂需要进行中和清洗,以及活性红KE-7B的固色率在碳酸钠质量浓度为10g/L时已达90%左右,所以后续试验选择10g/L碳酸钠对棉织物进行预处理。

2.3尿素用量对新工艺印花效果的影响

为了探索尿素用量对印花固色率的影响,选择活性红KE-7B,质量分数为1%,棉织物预施碱,纯碱质量浓度10g/L,合成增稠剂KG-201质量分数3.5%,改变尿素质量分数为O—10%,测定印花色样皂洗前后表面色深值,并计算其固色率。结果如图1

                                  

             

                    尿素质量分数对活性红KE-7B印花固色率的影响

 

从图l可以看出,印花固色率随尿素质量分数的增加而逐渐升高,当尿素质量分数增加至4%以后,固色率达到最高,为89.81%,之后变化不大,说明尿素对固色率有一定的增效作用,但其用量不宜过大。

2.4增固剂Q对色浆流变性的影响

采用1%活性红KE-7B3.5%合成增稠剂KG-20140%尿素,加入一定量的增固剂Q,制成色浆,测定其黏度,结果如图2所示。

2增固剂质量分数对活性红KE-7B色浆流变性的影响

 

2显示,随着增固剂Q质量分数的递增,其色浆黏度增大,PVI值有所降低。当质量分数增加至1.0% 时,增加幅度变得比较缓慢。这说明增固剂Q的加入有助于改善合成增稠剂的耐盐性,降低活性染料(含磺酸盐、电解质等)、尿素等组分对合成增稠剂流变性的影响,增加了色浆黏稠性,同时降低了PVI值,假塑性流变特性更加明显,有助于色浆的刮印和精细花型的印制。

2.5增固剂Q对活性染料固色率的影响

用上述含不同质量分数增固剂Q的色浆对棉织物进行印花,棉织物预施碱纯碱质量浓度为10 g/L,测定印花色样皂洗前后的K/S值,计算相应的固色率和印透性。结果如图3所示。

 

3增固剂质量分数对活性红KE-7B固色率和印透性的影响

由图3可见,随着色浆中增固剂Q质量分数的增加,固色率先增加后下降,印透性反而下降。这与色浆的黏稠性增加有关,黏稠性增加不利于色浆的渗透,印透性随之降低。

考虑到增固剂Q对色浆流变性的影响,实际生产时,其质量分数控制在0.5%—1.0%为宜。

2.6不同染料的印花固色率

采用活性红KE-7B、活性黄KE-4R以及活性藏青KE-R活性染料,以新型印花工艺对棉织物进行印花, 棉织物预施纯碱质量浓度为10 g/L,轧余率为60%70%。印花色浆处方:染料质量分数1%,增稠剂KG- 201质量分数3.5%,尿素质量分数4%,增固剂Q质量分数为O0.5%,测定皂洗前后色样的K/S值,并计算固色率,并与传统工艺印花固色率进行比较,结果见表3

3各类印花工艺的固色率对比

Image2

 

从表3可以看出,与传统的印花工艺相比,预施碱印花工艺固色率有所增加。其中增固剂Q的加入使固色率进一步提升,三只活性染料的固色率均达到80% 以上,且活性红KE-7B和活性藏青KE-R均达到了90%以上,说明该工艺具有较强的推广应用价值。

3结论

(1)预施碱前处理方法,使色浆中不含碱剂,可有效改善合成糊料的耐盐性,降低其用量。

(2)采用预施碱印花工艺,活性染料适用品种相应增多,其纯碱用量因染料品种而异。对于活性低的染料,纯碱质量浓度以1025 g/L为佳;而对于活性高的染料,纯碱质量浓度可以降低至5g/L

(3)适量加入尿素能有效提高预施碱活性染料印花织物的固色率,当活性染料质量分数为l%时,4%尿素就能达到最佳的固色效果。

(4)增固剂Q的使用,有效提高了色浆的黏稠性, 改善了合成增稠剂的耐盐性,并具有提高固色率的效果,其作用机理有待进一步研究探索。

参考文献:

[1] 赵涛,染整工艺与原理[M].北京:中国纺织出版社,2009.

[2] 武丰才.活性染料无尿素印花技术[J].纺织导报,2012 (1)78-80.

[3] WANG L L,ZHU F R, LU D N.Rheological properties of sodium al- ginate and xanthan pastes on cotton with reactive dye in screen print- ing[J]. Textile Research Journal, 2017, 83:1873-1884.

[4] 黄艳,朱平,黄柄,等,活性染料用印花糊料现状[J],印染助剂, 2008,25(5):5-8.

[5]王小奇,易长海,邹汉涛,等.活性染料印花糊料NDY的印花性能[J],纺织学报,201031(8)92-96.

[6] 张海玲,周向东,史亚鹏,等.耐盐增稠剂的合成与性能[J].印染, 2011,37(23)9-13.

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