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四菱牌”还原染料印花实践

摘要:简述还原染料的印花原理,以碳酸钾/雕白粉印花法为例,结合生产实际,就印浆的稳定性、防止渗色、防止过还原色变等问题提出解决方案。

关键词:印花;还原染料;碳酸钾;甲醛化次硫酸氢钠

还原染料性能优异、色泽鲜艳、色谱较全、牢度优良和色浆稳定,是印花或染色用高档染料。自20世纪50年代末以来,活性染料逐渐占去了大部分还原染料的市场份额,但在某些特殊要求的纺织品领域中,后者仍然是不可缺少的重要品种。还原染料在下列高附加值纺织品的加工中都有应用:

⑴高水洗牢度要求的家用纺织品;

⑵高色泽鲜艳度和水洗牢度的拔染印花织物;

⑶军用特种纺织品(如伪装迷彩作战服等)。

还原染料印花技术复杂,在实际应用中存在诸多问题。就还原染料印花生产中所遇到的一些重要问题,作一简介,以期对同行有所帮助。

1、 还原染料分子结构

还原染料从分子结构可分为蒽醌、靛族(硫靛类)、杂环和硫酸酯类衍生物四大类。近年来还出现了带有活性基团的所谓活性还原染料。

还原染料有较好的色泽鲜艳度和牢度,与其分子结构密切相关。大多数还原染料分子结构中含有羰基,在碱性条件下还原成隐色体(隐色酸体)后,可溶于水,且具对棉纤维产生亲和力,从而上染于纤维;再经氧化后还原成不溶性染料,从而固着于纤维上。

还原染料的还原作用,主要是还原剂氧化后释放出电子,使染料中羰基接受电子还原成醇式,再在碱作用下成为可溶性的醇式钠盐,从而上染纤维。

2、 雕白粉/碳酸钾法印花浆[1]

⒉ 1印花色浆配方

雕白粉/碳酸钾法印花色浆配方分为基本(储备)色浆和稀释(冲淡)浆。

⑴基本(储备)色浆/份

染料                8~12

热水                  X

助剂                3~6

原糊                  Y

雕白粉              8~12

碳酸钾              8~12

水                    Z               

合计                 100

⑵稀释(冲淡)浆/份

原糊                  X

助剂                  2~5

雕白粉C               5

碳酸钾                6

水                    Y                 

合计                 100

将基本(储备)色浆用稀释(冲淡)浆调节至所需印制的浓度,在拼色进同样以稀释浆来调节所需色浆浓度。在实际生产中,尤其是批量生产时,对许多不同色谱的色浆分别调制比较费时,因而又出现了比较方便的储存浆方法即制备大量的印花化学原糊,并加入各种染料制成基本(储备)色浆,再以稀释糊调配色浆。

⑴印花化学原糊/份

原糊                    X

助剂                    3~6

雕白粉C                10

碳酸钾                  12

水                      Y                

合计                   100

⑵基本(储备)色浆/份

染料                    8~12

热水                    X

印花化学原糊            Y                 

合计                   100

⑶稀释(冲淡)糊/份

印花化学原糊            X

雕白粉C                 5

碳酸钾                  6

助剂                    2~5

水                      Y                     

合计                    100

⒉ 2 配方各组分的作用

⒉⒉ 1 印花原糊

雕白粉/碳酸钾法印花配方中含有强碱性的碳酸钾和还原剂雕白粉,所以原糊必须耐碱和耐还原剂。传统原糊大多使用黄糊精和淀粉,以适当的比例拼混成原糊用于印花。加入黄糊精的目的是给印染提供一定的流变性,淀粉则提供得色量。但这种组分制糊需要长时间搅拌,淀粉还需沸煮,费时费工。为了省时省工,将用冷水就能搅拌成糊的醚化淀粉和刺槐豆荚胶糊,拼混成印花糊山野具有与传统糊相同的印制效果。实际使用时应注意,选用醚化度较高的刺槐豆荚胶,以避免浆糊易结膜的弊病,同时注意淀粉的拼混比例不能太高。不同的印花浆其匀染性、渗透和渗碳色性等也不同。

2.2.2   碱剂[2]

印花配方中常以碳酸钾作为碱剂,但也有用碳酸钠和烧碱作碱剂,这些碱剂的作用如表1所示。

表1  不同碱剂量的作用比较

项目

碳酸钾

碳酸钠

烧碱

汽蒸中的吸湿性

印花织物放置稳定性

起始上染性

色浆中溶解性

其它

适用性大

易堵网

稳定性差

由表1可见,不同碱剂中,染料所呈现的效果不同,综合考虑以选用碳酸钾为好。印花织物存放不同时间,碱剂对雕白粉损失率的影响如表2所示。

表2  三种碱剂与雕白粉的分解情况

汽蒸时间/min

雕白粉残留率/%

13.5%碳酸钾

8%碳酸钠

6%烧碱

0

100.0

100.0

77.1

1

72.0

82.2

46.4

3

53.3

63.2

37.1

5

42.5

41.0

27.8

8

30.4

29.9

22.2

11

24.3

22.1

17.4

15

16.7

13.8

13.3

20

11.4

9.7

10.3

注:100%为没有分解

由表2知,烧碱作为碱剂量会使还原电位下降明显,同时烧碱会吸收空气中的CO2,使印花布的贮存稳定性下降,所以它的适用性差,一般不宜采用。但有些染料加入烧碱后,能获得良好的印花效果。

比较碳酸钾和碳酸钠发现,前者极易溶解后者水溶性较差。所以,碳酸钾容易与色浆中的其它组分形成均一状态,印花后汽蒸,易吸收起始的凝结水,使还原染料还原和固着。

另外两个问题是:⑴在筛网印花时,必须考虑渗色问题,若使用过大的汽蒸设备,常以雕白粉Zn盐代替部分雕白粉C ,以防止渗色;⑵为防止过还原引起的色变;可采取减少雕白粉用量20%-30%,同时在色浆中加入一定量的葡萄糖。

2.2.3助剂

主要是添加一些具有吸湿润、助溶和促染作用的助剂,如古立辛A,也可用甘油、尿素之类。若采用甘油与尿素,以适当的比例(如4%甘油和4%尿素)复配添加到印浆中,它除了具有上述优点外,还可以使纤维充分吸湿膨化,使还原染料印花浆中的还原剂充分发挥作用,使染料还原成隐色体,向纤维迁移上染。但应注意,在湿度大的汽蒸设备中会造成渗色现象,应适当降低助剂用量;而在高温低湿度的汽蒸设备中,应适当增加助剂用量,以防止不良还原,造成发色不完全。

实际生产中,有时还需添加有助于渗色、匀染和改善色浆透网性的助剂,以及消泡剂等。

3   印花色浆的贮存稳定性

根据雕白粉的实际应用情况,未加碱剂的雕白粉分解较快;添加碱剂的雕白粉分解缓慢,可以在相当长的实际使用内不分解或少分解(见图1)。

图1  雕白粉在印花浆中的分解

    在配浆时,色浆中不能混入诸如Fe、Cu、Co、Ni之类的金属盐,否则会促进雕白粉的分解,特别是混入Fe和Cu离子,分解更严重。印花配浆最好使用塑料容器,同时注意水质中金属离子的含量。调制好的印浆应加盖聚乙烯塑料薄膜,与空气隔离,不可在阳光曝晒,最好存放在避光阴凉处。金属盐对雕白粉的影响见图2。

图2  金属盐对雕白粉稳定性的影响

    有经验的调浆者,一般都会将调制好的印浆存放在避光阴凉处过夜,使印浆中的染料和各种助剂自行分配均匀,俗称“色光熟化”过程。这种经过“熟化”的印浆重现性和得色量均较好。

    如果色浆存放时间过长(如 5d以上),使用前应补充适量的雕白粉和少许碳酸钾,对色浆再行调制,并进行印花试样汽蒸试验,验证色泽及浓度均无变化,与原样相符,才可以上大车印花。

4   织物印花后的烘干及存放

    织物经印花后需烘干,烘干温度和雕折粉耗用情况见图3

 

图3  烘干温度与分解性的关系

    由图3可知,100~100℃短时间烘干方式比低温长时间效果好。这对平网或圆网印花一般比较容易做到,但手工台板印花较难做到快速烘干。所以,应预计雕白粉的耗用量,同时在印花浆中适当增加还原剂的用量,方能收到预期的效果。无论采用何种方式烘干,均应注意避免印花布在烘干前后受阳光直晒,以免引起雕白粉提前分解。

    还原染料印花布烘干后应在低温条件下存放,控制工作场所的相对温度在40%以下。印花布面上雕白粉的分解如图4所示。

 

图4  印花布的储存温度与雕白粉的分解

蒸化

还原染料印花蒸化流程如下:

蒸汽在已印花和未印花处吸附    还原剂分解→染料还原及在浆层中的水分中溶解→浆料层中的隐色体盐从浆层向纤维迁移→稳色体盐染着于纤维上

5.1 湿度

    为了获得良好的印花效果,蒸化机中必须含有适量的水分。水分的多少,以控制在良好发色但不渗色

5.2 蒸汽温度和时间

    印花布进入蒸化机后,印浆中的碱剂(K2CO3)虽然吸收一部分溶解热,但印浆中的还原剂(雕白粉)却产生大量的分解热,且分解热量大,此时机内温度升高,如果湿度不够就会变成干燥蒸汽。从实际操作情况看,蒸化机内的温度最好控制在100~102℃,不能超过105℃。如果使用的是高温蒸化机,因为结构关系,无法在100℃马下工作,应保证其给湿充分,控制汽蒸 蒸在105℃以内,不能超过108℃。汽蒸时间以10~15min为宜。

蒸化后织物的后处理

6. 1 存放

      ⑴印花布从汽蒸机中出来后应充分降温冷却,不能堆在布车中发热。

存放布匹的场所应防止阳光直晒,避免潮湿气体、氧化气体和酸性气体的侵入。

⑶堆布车应盖布,防止污染

6.2 水洗

水洗的目的是将印花浆中的糊料和残留的化学助剂洗净去除。水洗时,因为水中含有氧,可以通过水洗使染料快速氧化。为了保证能充分使染料完成氧化,应正确采用氧化工艺。还原染料在水洗时易发生沾污,最好采用平幅水洗机。一般而言,还原染料中硫靛系列的红色染料最易发生沾染现象。可以采用氧化水洗工艺加以防止。

⑴双氧水氧化水洗/mL·L-1

30% 双氧水                             5~10

50%醋酸钠                              1~2

温度/℃                                 40~50

⑵过硼酸钠水洗/g·L-1

过硼酸钠                                 5

温度/℃                                 50~60

双氧水氧化水洗浴中,为防止双氧水分解消耗损失过大,必须加入一定量的醋酸以酸化氧化浴,但醋酸应定量加入,不能过多,否则由于酸性过大,会造成隐色体盐变成还原酸,给还原染料上染固着带来负面影响。而过硼酸钠无论在中性条件,还是在弱碱性条件下,仍有氧化能力,而且稳定性好,但价格稍高。

氧化水洗后还需进行皂洗,以去除浮色,同时使得还原染料印花织物的色泽亮丽。阴离子净洗剂按常规用量,高温处8~10min 后再清水洗净,烘干即可得到品质良好的印花产品。

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