增深技術在紡織織物上染中的應用

增深技術在紡織織物上染中的應用

經濟的快速發(fā)展為資源和環(huán)境帶來了許多問題。作為我國的傳統(tǒng)支柱產業(yè)——紡織業(yè)來說,節(jié)能減排已是該行業(yè)面臨的一個嚴峻考驗,企業(yè)能否轉型升級、增加科技含量,是提升產品競爭力的關鍵所在。對于紡織印染業(yè)來說,節(jié)約能源、減少用水、減少廢水排放,是遵循國家政策法規(guī)的體現。由于國家對一些非環(huán)保型染化料采取禁用措施,以及近年來新型超細纖維織物的問世,使紡織品染深性問題日益突出。采用增深技術不僅可以改善紡織品的印染效果,而且可以節(jié)約染化料,減少廢水排放。根據纖維種類以及增深原理、方法和用途不同,增深技術在織物前處理、染色或印花、后整理三個階段中都可實施。1在預處理階段，應用深層技術的方法和方法1.1化學增深技術的應用1.1.1織物表面的染色滌綸大分子結晶度高,纖維結構緊密,折射率和表面反射率均高,纖維表面平滑,對光以鏡面反射為主,用分散染料染色后,因為有大量的反射光由織物表面以白色光進入人的視線,所以深色較難獲得。滌綸經堿減量處理后,表面聚酯會發(fā)生分解,使滌綸原來光滑的表面變成粗糙表面,形成凹凸不規(guī)則反射層,也就是我們常說的“刻蝕”效應,而產生一定的深色效果,并且經減量處理后織物活動自由度增加,染料的附著力有所上升。但與其它方法相比,效果較差。1.1.2棉針織物的改性研究傳統(tǒng)的涂料染色存在著難以得到深色的織物、經涂料染色織物的摩擦牢度、耐水洗牢度差等缺點,為了提高涂料染色的牢度,在染色過程中需要加入大量的粘合劑,又會造成染色織物的手感變差。許多研究人員已經對能夠提高涂料染色性能的棉針織物進行了改性研究,一般采用的方法是利用陽離子改性劑通過浸漬或浸軋焙烘法對棉針織物進行陽離子化改性,但其會消耗大量的能量、水和化學試劑。于志財等以2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨為改性劑,通過冷軋堆工藝對棉針織物進行改性處理,使纖維素纖維表面不再帶負電荷而帶上一定數量的正電荷,從而使表面呈負電荷的涂料顆粒以靜電力的形式被吸附在纖維表面,即在纖維表面為涂料顆粒的上染提供了一定的“染座”,使染色速度得以提高,達到促染的目的。1.2物理深度分析技術的應用1.2.1在纖維表面形成“刻蝕”等離子體技術是屬于在織物表面進行處理的方法,是屬于現代染色技術的干洗物理加工。例如,經低溫等離子處理的滌綸纖維,在其纖維表面形成許多微坑,產生“刻蝕”效應,可明顯提高上染率及色澤深度;又如對于難染色的亞麻織物用低溫等離子體處理后,織物毛細效應是未處理的1~1.5倍,對染料吸附量大大增加,易染得深濃色,深色效果明顯。1.2.2超聲波處理的機理超聲波是人耳聽覺無法感知的振動波,正常頻率在2×104~2×109Hz的聲波叫超聲波,而頻率大于109Hz的稱為特超聲波或微波超聲波?？椢锶厩敖洺暡夹g處理后,纖維集中程度有一定的松散,使纖維內部的比表面積增大,從而增加了纖維對染料的吸附量,提高了織物的上染率,能取得中深色效果。經研究,這種技術對具有鱗片層的羊毛纖維及表面結構緊密的亞麻織物效果明顯。2在染色和印花階段應用深度技術的方法和方法2.1稀土元素增深劑的應用稀土元素是指原子序數為57~71的15個元素與地質礦物鈧(Sc)與釔(Y)共17個元素。在染色中一般以稀土氧化物或混合物作為染色助劑,在前幾年曾被染色工作者廣泛研究,并取得了相應的成果。麻類織物染色困難,經氯化稀土處理后,纖維無定形區(qū)增加,手感蓬松,并且稀土還能與活性染料分子作用形成有色混合物,使染料溶液增深;另外,稀土與麻纖維作用后增加了活性基團,使之在染色過程中起橋梁作用,可提高活性染料的上染率,從而取得深色效果。含稀土元素的增深劑在滌綸染色亦有應用,經針織染色廠實驗證明,在分散染料濃度為3%,稀土用量為0.44時,pH值在6左右,染色溫度130℃,保溫時間30min,部分分散染料在滌綸針織上的增深等級可提高0.5~2級。如勻染增深劑LD317-2組分中的混合氯化稀土主要起增深和固色作用,而聚氧乙烯醚表面活性劑則起勻染作用,但同浴中若含有平平加、擴散劑、氨水和硫酸根時則會影響其使用效果,同時pH值的變化對其使用效果的影響也很顯著。2.2增深劑表面活性劑對纖維束處理是人們最先使用的增深處理方法,現在通常與其它方法搭配使用。不管基于對纖維進行松散處理以促進染料滲透,還是針對纖維表面的緊閉處理以增加表面染料濃度,都能產生增深效果。前者既可改善纖維性能,又能使染料在染色時均勻分散,更易滲透到纖維內部,增加染料的滯留量,在實際效果上可使產品顏色加深的同時,還有勻染的效果。通常是在染前用一些表面活性劑進行勻染的前期處理或在染色中使用無機鹽類物質同浴促染,兩者均可減少纖維間引力,增大纖維微隙,使纖維發(fā)生增塑、溶脹,促進染料進入內部,有利于上染。反之,后者則是阻止染料向纖維深處滲透,使之表面得色量較里層高,以提高表面染料濃度,不僅能產生增深效果,還有抗泳移作用。這一類增深劑在軋染和印花加工中都有廣泛應用。如日華公司的NeotexPD-50A,加入軋染液(用量10~20g/L)可解決平絨、燈芯絨織物毛尖起霜現象。為了解決分散染料應用懸掛式蒸化機的發(fā)色問題,1986年,杭州絲綢印染聯合廠采用杭州化工研究所研制的增深劑STP進行試驗并應用于大生產,取得了顯著的效果。增深劑STP屬脂肪酞胺聚氧乙烯醚的衍生物,為非離子表面活性劑。將其加入分散染料印花色漿中,在高溫常壓蒸化時,分子中的環(huán)氧乙烷基團具有吸收水分的功能,增強吸濕性,有助溶解分散染料的作用,同時還能使滌綸纖維膨化松弛,使緊密的滌綸分子結構松開,從而使分散染料充分發(fā)色、固色,提高得色量,增加顏色深度和花色鮮艷度。3在分類步驟中，應用深度技術的方法和方法3.1納米溶膠織物染色溶膠-凝膠技術是指金屬的有機或無機化合物經過溶液、溶膠、凝膠而固化,再經過熱處理而形成氧化物或其它固體化合物的方法。納米溶膠易于進行化學或物理改性,使用不同的納米溶膠可以大幅度改變織物性能。將制備的溶膠浸軋紡織品,然后在一定條件下干燥,在紡織品表面形成一層薄而透明的金屬或非金屬氧化物薄膜。將該法用于染色織物的固色整理正是基于這一原理,即通過在染色織物表面形成薄膜而對織物上的染料起到錨固作用,從而提高染料的色牢度。經溶膠整理后的染色織物有較明顯的洗滌增深效果。3.2增深劑的應用由于光線在纖維表面的反射率與纖維的折射率有很大關系,根據反射率公式R=[(n1-n2)/(n1+n2)]2(n1為空氣折射率1.000,n2為纖維折射率),纖維折射率越大,則光在纖維表面的反射率亦越大。滌綸纖維的折射率為1.725,一般的天然纖維折射率是1.62左右,水的低折射率是1.33,所以,當織物被潤濕時,由于水的低折射率低,可以使水潤濕處的色澤比未潤濕處看起來色澤深。由此可看出,在纖維表面覆蓋一層低折射率物質后,可使光線在纖維表面的反射率降低,即纖維表面的反射光(無色光)減少,光線進入纖維后,碰到染料分子再反射(或透射)出來的有色光就增多,從而造成的視覺效果覺得色澤變深。目前,織物的增深整理主要采用低折射率樹脂薄膜覆蓋技術,常用的低折射率樹脂主要有聚氨酯樹脂(折射率1.55)、有機硅樹脂(折射率1.43)和有機氟樹脂(折射率1.38),其中以有機硅樹脂最為常見,以含氟樹脂增深效果最為突出。樹脂整理的工藝方法有浸軋?zhí)幚砗徒n處理兩種方法,處理后織物深度指數可提高30%~40%左右。目前,市場上一些新型增深劑以國外進口產品居多,如LG公司的SuperPDA,日本明成公司的BathotexFS-40等,它們能降低纖維表面的光折射率,提高織物的表觀深度,尤其對黑色織物更為明顯,還能改進手感和使織物具有抗靜電性,一般工藝是采用浸軋烘干后再進行焙烘(160℃×2~3min)。國產增深劑一般采用乳液聚合和復配技術制得,使用時要嚴格考慮工藝因素和條件,如用量、處理溫度、處理時間等方面對樹脂成膜性影響。高正宏等用有機硅單體與丙烯酸酯乳液聚合,制備了丙烯酸酯軟硬段與有機硅氧烷共聚物,該共聚乳液對真絲綢有增深、增艷作用,增深度可達15%,色光基本不偏,但親水性有所下降。俞季斌等以丙烯酸酯和含氟丙烯酸酯為單體,用乳液聚合法合成的一系列含氟樹脂,對滌綸染色織物具有良好的增深效應,不影響手感和耐洗色牢度,硬挺度略有增加,但干、濕摩擦牢度有所降低。張弛等通過使用復配的不同類型的低折射率有機硅樹脂,在聚酯織物表面形成凹凸不平的硅油膜,同時采用多層處理工藝,以提高織物對光線的吸收量,降低反射率,從而提高聚酯織物的表觀深度。但現有增深劑產品使用方法有其局限性,主要表現在適用于浸漬處理的不能適用于浸軋?zhí)幚?適用于浸軋?zhí)幚淼牟荒苓m用于浸漬處理。因此,使用時一定要了解使用方法。如日華公司的FamitonSuper30適