莫代尔爽棉织物活性染料染色工艺的优化

陈镇，梁洁，易兵，梁金山，郭代金

（1.湖南工程学院生态纺织材料及染整新技术湖南省高校重点实验室，湖南湘潭411104；2.杭州浩然纺织科技有限公司，浙江杭州311225）

莫代尔爽棉织物活性染料染色工艺的优化

陈镇1，梁洁1，易兵1，梁金山2，郭代金2

（1.湖南工程学院生态纺织材料及染整新技术湖南省高校重点实验室，湖南湘潭411104；2.杭州浩然纺织科技有限公司，浙江杭州311225）

莫代尔爽棉织物常采用活性染料染色，本研究通过对染色工艺的主要影响因素如促染盐用量、染色温度、固色碱质量浓度、保温固色时间及加料过程进行调整，对莫代尔爽棉活性染料染色工艺进行优化。实验结果表明:在元明粉质量浓度35 g/L，染色温度55℃，纯碱质量浓度15 g/L，保温固色时间60 min的条件下，染色后织物的K/S值、各项牢度及色差均较好，并通过复样实验证明新工艺的重现性高、匀染性好。

莫代尔爽棉；活性染料；染色；匀染性；染色牢度

莫代尔（Modal）是奥地利兰精（Lenzing）公司开发、在生产过程中没有污染、对生态及环境无害的绿色环保再生纤维素纤维，集天然纤维质感与合成纤维实用性于一身，具有良好的光泽、手感、悬垂性，织物轻薄、吸湿、透气［1-2］；通过与棉、麻、丝及化纤等混纺、交织，可以提升面料品质，解决价格高、挺括性差、易起绒等问题［3-4］；其中莫代尔与棉及氨纶的混纺织物市称莫代尔爽棉，在纺织面料领域拥有越来越广阔的前景。

莫代尔爽棉的常规染整加工可套用纤维素纤维的传统工艺，如纤维素纤维染色常用的活性染料、还原染料、直接染料等都可用于莫代尔爽棉的染色，在实际生产中，活性染料因色泽鲜艳、色谱齐全、使用方便、牢度良好、价格适中等众多优点成为最常用的染料［5-6］。但由于莫代尔爽棉对活性染料的亲和力强，染色时初始上染率快、半染时间短，染料固着在纤维上就失去了移染性能，匀染性变差，易产生匹差、色花等问题，表现为“白芯”或“花灰”等布面效果［7-8］。本研究拟从工艺的角度，通过参数及操作调整，提升爽棉织物的染色效果。

1　实验部分

1.1织物、药品与仪器

1.1.1织物

莫代尔爽棉:47.5%莫代尔+47.5%棉+5%氨纶；坯克重214 g/m2；坯封184 cm。

1.1.2药品

乳化精炼剂TF-188A、乳化型除油剂TF-115D、中性皂洗剂TF-130A（浙江传化集团有限公司），元明粉、纯碱、27%双氧水（杭州龙山化工有限公司），活性金黄R-4RFN、活性红R-2BF（浙江闰土股份有限公司），活性元青B133%（浙江龙盛股份有限公司）。

1.1.3主要仪器

IR-24M型红外线染色机、AUSTOCK型自动化料机、3XWTW5905SW型皂洗机、R-3型烘干机、HJ-12B型耐洗色牢度试验机（广州市鸿靖实验设备有限公司），JOYEE/JY-T932型双针双链埋夹机（苏州好机汇缝纫设备有限公司），Crockmaster 670型干/湿摩擦牢度测试仪（英国James H.Heal Crockmaster公司），Datacolor 650型电脑测色仪（美国Datacolor公司）。

1.2实验内容

1.2.1工艺流程

爽棉坯布→前处理→染色→后处理（水洗、烘干）

（1）前处理

a前处理液处方

乳化精练剂TF-188A1 g/L

乳化型除油剂TF-115D1 g/L

纯碱4 g/L

27%双氧水5 g/L

氧漂稳定剂TF-122B1 g/L

浴比1∶15

b工艺曲线

图1　前处理工艺曲线

操作流程

50℃化料→坯布入浴→升温，2℃/min→练漂，98℃×30 min→水洗→烘干

（2）染色

a染液处方

活性金黄R-4RFN0.8%（owf）

活性红R-2BF3.0%（owf）

活性元青B133%0.5%（owf）

元明粉50 g/L

纯碱20 g/L

染色温度60℃

浴比1∶10

b工艺曲线

①某厂染色工艺曲线

操作流程

滴液机输料→加盐、碱→织物入染→冷行10min→进缸→染色，升温，1℃/min→固色，60℃×60 min→降温→出缸

②活性染料染色新工艺

图3　染色新工艺曲线

操作流程

滴液机输料→织物入染，运行5 min→加5%纯碱和30%元明粉，运行10 min→再加25%纯碱和30%元明粉，运行15 min→加40%元明粉，运行15 min→升温至X℃，加70%纯碱，保温Ymin→降温→出缸

（3）后处理

皂洗工艺及操作

染色织物→冷水洗→皂煮（中性皂洗剂TF -130A 0.8 g/L，98℃×10 min）→水洗→烘干（120℃×3 min）→冷却至室温

1.2.2实验内容

（1）单因素实验

以1.2.1（2）中的染液处方及传统染色工艺为参考，对影响染色效果的主要因素进行单因素实验，影响因素考察范围如表1。

表1　主要影响因素及参数范围选择

（2）正交实验

根据单因素实验结果，再进行四因素三水平的正交试验L9（34），对新工艺进行优化。

（3）复样实验

按照优化工艺的实验条件进行3次复样实验，编号A、B、C，测量A、B、C布样的左/中、左/右、中/右的DE值，求取同一布面上面的DE值，测试优化工艺条件下的染色效果及重现性。

1.3测试方法

1.3.1染色K/S值及△E值

在计算机测色配色仪上直接测定，用Datacolor测量各染色织物K/S值及△E值。

1.3.2耐洗色牢度

参照GB/T3921-2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》，试验后以标准灰色样卡作标准，用Datacolor测色系统评定试样的变色和沾色牢度（以沾棉牢度计）。

1.3.3耐摩擦牢度

参照GB/T3920-2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》，试验后以标准灰色样卡作标准，用Datacolor测色系统评定标准摩擦布的干摩擦牢度和湿摩擦牢度。

2　结果与讨论

2.1爽棉织物常规染色实验

将经过前处理的爽棉织物按1.2.1中（2）所述传统染色工艺进行实验，结果测定如表2。

从表2可以看出，织物的变色及干摩擦牢度较好，沾棉及湿摩擦牢度偏低。

表2　莫代尔爽棉织物常规染色实验结果

2.2新工艺单因素实验

2.2.1促染盐质量浓度对活性染料染莫代尔爽棉的影响

将经过前处理的爽棉织物按染液处方、图3染色新工艺及表1中促染盐质量浓度范围进行实验，考察元明粉质量浓度对莫代尔爽棉染色效果的影响，结果如图4、表3所示。

图4　促染盐质量浓度对K/S值的影响

表3　促染盐质量浓度对洗色及摩擦牢度的影响

元明粉是活性染料染色较常用的促染盐，它比食盐促染时色泽更鲜艳、明亮，其质量浓度对染料的上色力及色泽的深浅有较大影响［9］，由图4、表3可知，通过加料控制，元明粉质量浓度在30 g/L以上时，对K/S值、变色及干摩牢度影响较小，在30～40 g/L范围，沾色及湿摩牢度随元明粉质量浓度的增加而略有降低，至50 g/L后，变化趋势不明显，综上，元明粉质量浓度选30～40 g/L为宜。

2.2.2染色温度对活性染料染莫代尔爽棉的影响

将经过前处理的爽棉织物按染液处方、图3染色新工艺及表1染色温度范围进行实验，考察染色温度对莫代尔爽棉染色效果的影响，结果如图5、表4所示。

图5　染色温度对K/S值的影响

表4　染色温度对洗色及摩擦牢度的影响

由图5、表4可知，染色温度对K/S值、变色及沾棉牢度影响较大，对干摩及湿摩牢度影响较小，尤其是染色温度在60℃时，K/S值、变色及沾棉牢度均有较高值；而在其他温度时，沾棉牢度≤3级，因此，合适的染色温度选取在60℃左右。

2.2.3固色碱质量浓度对莫代尔爽棉染色的影响

将经过前处理的爽棉织物按染液处方和图3染色新工艺及表1固色碱范围进行实验，考察纯碱质量浓度对莫代尔爽棉染色效果的影响，结果如图6、表5所示。

碳酸钠又称纯碱，是活性染料染色常用的固色碱，碱性温和，效果优良［10］，由图6、表5可知，固色碱质量浓度的变化对干摩及湿摩牢度影响较小，对K/S值、变色及沾棉牢度有一定影响，尤其是在纯碱质量浓度＞20 g/L后，沾棉牢度降到3级以下；而在10～20 g/L时，K/S值及各项牢度均有较高值，因此，纯碱质量浓度可取10～20 g/L。

图6　固色碱质量浓度对K/S值的影响

表5　固色碱质量浓度对洗色及摩擦牢度的影响

2.2.4保温固色时间对活性染料染莫代尔爽棉的影响

将经过前处理的爽棉织物按染液处方、图3染色新工艺及表1保温时间范围进行实验，考察保温时间对莫代尔爽棉染色效果的影响，结果如图7，表6所示。

图7　保温固色时间对K/S值的影响

表6　保温固色时间对洗色及摩擦牢度的影响

由图7、表6可知，保温固色时间对K/S值、干摩及沾棉牢度影响较小，对变色及湿摩牢度影响较大，结合两图影响趋势及从节能降耗目的出发，保温时间选50～60 min为宜。

2.3正交实验结果分析

从以上单因素实验结果可以看出，固色碱质量浓度及染色温度的变化对在本实验的影响较大，促染盐和保温时间次之，做L9（34）正交试验，再次对新工艺进行优化，正交实验设计如表7，正交实验结果见表8，正交实验结果分析见表9。

表7　L9（34）正交实验设计

表8　正交实验结果

表9　正交实验结果分析

从表9正交实验结果分析可以看出，固色碱质量浓度和促染盐质量浓度对K/S值影响较大，从耐洗色牢度来看，保温时间和促染盐对变色和沾棉的影响刚好相反，而各因素对干摩和湿摩牢度的影响相同，均为固色碱质量浓度＞保温时间＞染色温度＞促染盐质量浓度。综合所有因素及考虑本实验研究目的，选择活性染料染莫代尔爽棉的最优化工艺为:A2B1C2D3，即纯碱的质量浓度15 g/L，染色温度为55℃，元明粉质量浓度为35 g/L，保温固色时间60 min。在此最优化工艺下，莫代尔爽棉织物染色的结果如表10，与表2相比，各项数据均有提高，尤其是沾棉及湿摩擦牢度提升明显。

表10　莫代尔爽棉织物最佳染色工艺结果

2.4复样实验结果分析

根据1.2.2实验内容（3）复样实验方法，采用图3染色新工艺及正交实验优化后的参数条件进行复样实验，结果如表11所示。

表11　复样实验结果

A、B、C的不同对色位置的△E的平均色差分别为0.14、0.11、0.14都小于0.3，说明用新工艺染色布样匀染性良好。

3　结论

（1）通过正交实验优化后的莫代尔爽棉活性染料染色的最佳工艺为:元明粉质量浓度为35 g/L，染色温度为55℃，纯碱的质量浓度15 g/L，染色保温时间60 min，相比传统工艺，纯碱和元明粉的质量浓度有较大程度降低。

（2）在最佳工艺下，莫代尔爽棉织物活性染料染色效果比传统工艺好，尤其是沾棉及湿摩擦牢度提升明显。

（3）复样实验结果表明采用新工艺染色时的同一布样色差值小，匀染性好。

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OPTIMIZATION OF DYEING PROCESS OF MODAL/COTTON/ SPANDEX BLEND FABRIC WITH REACTIVE DYES

CHEN Zhen1，LIANG Jie1，YI Bing1，LIANG Jin-shan2，GUO Dai-jin2
（1.Key Laboratory of Ecological Textile Materials&Novel Dyeing and Finishing Technology，Hunan Institute of Engineering，Xiangtan Hunan 411104，China；2.Hangzhou HaoRan Textile Technology Co.，Ltd.，Hangzhou Zhejiang 311225，China）

The traditional dyeing process of reactive dyes to Modal/cotton/spandex blend fabric is poor levelness and consumes plenty of material and energy.In this article，new dyeing process to Modal/cotton/ spandex blend fabric is obtained by optimizing the main influence factors in dyeing process such as sodiumKeywords:Modal/cotton/spandex blend fabric，reactive dyes，dyeing，level-dyeing property，color fastness

TS193.8

A

10.3969/j.issn.1672-500x.2016.03.003

1672-500X（2016）03-0009-06

2016-7-30

陈镇（1981-），男，湖南隆回人，讲师，博士在读。主要从事环境友好型染整技术及印染废水处理研究。

湖南省教育厅开放基金项目，项目编号:15K030

sulfate concentration，dyeing temperature，dosage of sodium carbonate，dyeing holding time and process adjustment.Results show that the K/S value，color fastness and color difference of dyed fabric are better under the condition of sodium sulfate 35 g·L-1，dyeing temperature 55℃，sodium carbonate 15 g·L-1and dyeing holding time 60 min.The new process has high reproducibility and good levelness，which is proved through repeated experiments.