滌棉織物的同漿印花工藝優(yōu)化

張 蘭，孟家光，支 超，張婷婷

(1.西安工程大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710048；2.西安工程大學(xué)功能性紡織材料及制品教育部重點實驗室，陜西 西安 710048)

0 引言

滌棉織物具有外觀挺括、尺寸穩(wěn)定、縮水率小等優(yōu)點，因此滌棉紡織品不易產(chǎn)生褶皺，耐磨經(jīng)穿，使用廣泛，非常適用于外套、戶外紡織品等方面。滌棉織物傳統(tǒng)的涂料印花方法雖然工藝簡單、成本低，但通常要使用黏合劑，而滌棉織物本身就比較挺括，黏合劑的加入讓印花織物存在手感差、容易掉色的問題[1]。分散/活性染料同漿印花工藝具有工藝簡便、色澤鮮艷、手感良好、牢度優(yōu)良等的特點，是能提高滌棉織物印花質(zhì)量的方式之一，在這方面有著廣泛的研究[2]。

為了獲得顏色鮮艷、色牢度好的印花織物，采用單因素分析法，探討了預(yù)處理方式、汽蒸時間、印花染料、印花糊料、是否含苯甲醇對滌棉機織物印花效果的影響，根據(jù)實際應(yīng)用要求，通過對印花織物手感、外觀、色牢度、K/S值考察，優(yōu)化了滌棉機織物的印花工藝。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

實驗原料如表1所示。

表1 實驗材料

(接上頁)

1.2 實驗儀器

實驗儀器如表2所示。

表2 實驗儀器

1.3 工藝流程

圖1為本實驗的工藝流程:

圖1 滌棉織物印花工藝流程

其中，皂洗工序皂液配方:2g/L皂片溶解在去離子水中。

氧化液配方:1.8mL30%過氧化氫溶解在500mL去離子水中。

中和液配方:30mL60%冰乙酸溶解在20mL去離子水中。

1.4 測試表征

1.4.1 外觀測試

為了考察印花織物的外觀、整潔度，對織物樣品進行實物拍照。

1.4.2 手感測試

對焙烘完、處理完、水洗完的織物分別進行手感測試。

1.4.3 耐水洗測試

本實驗?zāi)驮硐瓷味劝碐B/T 3921-2008《紡織品色牢度試驗?zāi)驮硐瓷味取窚y定，5g/L的皂片、2g/L的無水碳酸鈉，浴比為1∶50。

1.4.4 K/S值測試

使用X-RiteColori7愛色麗測色儀測試織物，光源為D65光源。

2 印花工藝優(yōu)化

2.1 預(yù)處理方式

在印花之前對織物進行預(yù)處理很有必要，不僅能夠去除織物表面雜質(zhì)與污漬，還能增強涂料在織物表面的附著率。采用不同預(yù)處理方式對織物進行前處理。

前處理1:15g/L氫氧化鈉、7g/L聚氧乙烯月桂基醚溶于去離子水中，攪拌、溶解均勻，將織物放入，在70℃浸漬20分鐘取出洗滌烘干。

前處理2:0.3%羥甲基纖維素、8%尿素、1%碳酸氫鈉溶于去離子水中，攪拌、溶解均勻，將織物浸漬其中二浸二軋并烘干取出。

前處理3:2%HDBAC、8%尿素、2.5%NaOH、2%海藻酸鈉依次溶解在去離子水中，攪拌、溶解均勻，將織物浸漬其中二浸二軋并汽蒸10分鐘后烘干取出。

工藝流程按照圖1進行，其中印花色漿配方為:染料2g(分散染料和活性染料各1g)、尿素0.5g、碳酸氫鈉1.2g、海藻酸鈉1.3g、去離子水至30g，汽蒸10分鐘，焙烘工藝為150℃焙烘3分鐘。

圖2為不同預(yù)處理方式的印花織物的外觀照片。

圖2 不同預(yù)處理方式的印花織物:(a)方法1焙烘完，(b)方法2焙烘完，(c)方法3焙烘完；(a1-c1)分別對應(yīng)3種方式整理完；(a2-c2)分別對應(yīng)3種方法洗滌完的圖片

從圖2看出來，經(jīng)過方法1和方法3預(yù)處理方式的印花織物在經(jīng)過高溫焙烘之后，烘箱產(chǎn)生大量氣體。布面嚴(yán)重發(fā)黃，另外，布面很硬，手感不好，從圖2中可以看出，經(jīng)過一系列處理之后，預(yù)處理方式1整理之后的印花織物染料發(fā)生暈染，印花圖案輪廓不清晰。而經(jīng)過預(yù)處理方式3的印花織物，經(jīng)過一系列處理之后織物上出現(xiàn)白色斑點，影響織物的美觀，且織物的手感仍然硬挺，經(jīng)過洗滌之后，染料嚴(yán)重沾色、掉色，圖案的輪廓幾乎看不清楚。在工藝流程上，預(yù)處理方式3過程過于繁瑣且效果一般。

圖3為不同處理方式測試的K/S值。可以看出預(yù)處理方式1的上色率低于后兩種方式，雖然預(yù)處理方式3整理之后的織物K/S值比較大，但是在洗滌之后發(fā)生了嚴(yán)重的掉色，K/S值也驟降，因此在考慮實際應(yīng)用價值上，不選擇預(yù)處理方式3。預(yù)處理方式2處理之后的織物在水洗前后的K/S值相差較小，且在焙烘后布面仍然較為整潔干凈，經(jīng)過處理和洗滌，織物也沒有發(fā)生嚴(yán)重的掉色沾色現(xiàn)象，因此后續(xù)實驗選擇預(yù)處理方式2作為滌棉印花織物的預(yù)處理方法。

圖3 不同預(yù)處理方式的印花織物K/S值

2.2 汽蒸時間對印花的影響

汽蒸過程中，色漿涂料吸水發(fā)生膨化，染料分子溶解并向纖維內(nèi)部擴散、滲透，因此汽蒸步驟能夠促進染料分子向纖維內(nèi)部移動并將分散染料固著在纖維的表面[3]。分別給印花織物汽蒸0分鐘、6分鐘、10分鐘、14分鐘、20分鐘，探討不同蒸汽時間處理對滌棉機織物印花效果的影響。工藝流程按照圖1，焙烘工藝為150℃焙烘3分鐘。印花色漿配方如表3所示。

表3 印花色漿配方

圖4為不同汽蒸時間對應(yīng)的印花織物外觀圖片。

圖4 不同汽蒸時間印花織物:(a)0min，(b)6min，(c)10min，(d)14min，(e)20min；(a1-e1)為上述各自對應(yīng)織物洗滌之后的實物圖片

從織物印花的外觀圖片上頁圖4和圖5的K/S值可以看出，未經(jīng)過汽蒸的印花織物經(jīng)過洗滌之后顏色幾乎所剩無幾，這是因為沒有經(jīng)過汽蒸工序的染料分子很難同時在棉纖維上固著。經(jīng)過汽蒸之后，因為高溫的作用，分散染料更好的進入了滌綸纖維，達(dá)到固色的效果[4]。

圖5 不同汽蒸時間印花織物的K/S值

織物經(jīng)過汽蒸之后手感柔軟，因為高溫汽蒸，纖維發(fā)生了膨化，染料助劑更好的分散在織物上，沒有影響織物的手感。從圖3可以明顯看出經(jīng)過汽蒸之后，經(jīng)過汽蒸時間延長，織物耐洗性能增強。圖5的K/S值表明，K/S值隨著汽蒸時間延長而逐漸增大，這表明更多的顏色留在了織物表面。汽蒸時間為10分鐘與14分鐘、20分鐘的織物在水洗前后K/S值相差不大。汽蒸時間過長，圖4d1和圖4e1中的織物表面的顏色變的不均勻，且產(chǎn)生了一些斑紋，相比之下，10分鐘的汽蒸在處理完之后印花顏色比較均勻、輪廓清晰，且無明顯斑紋，在水洗之后顏色還是較為完整的保留。綜合考慮，后續(xù)選擇汽蒸時間為10分鐘。

2.3 印花糊料對印花的影響

選擇合適的印花糊料對印花效果起著至關(guān)重要的作用，為了考察糊料對印花的影響，選擇了兩種不同的增稠劑進行印花，并觀察其焙烘完、處理及洗滌之后的織物外觀。工藝流程按照圖1，其中汽蒸10分鐘，焙烘工藝為150℃焙烘3分鐘。印花色漿配方為下表:

表4 印花色漿配方

圖6為不同糊料的印花織物外觀圖片。

圖6 不同糊料的印花織物:(a)海藻酸鈉印花織物處理之后，(b)增稠劑L101印花織物處理之后；(a1-b1)為上述各自對應(yīng)織物洗滌之后的實物圖片

經(jīng)過整理和洗滌之后，兩種印花織物的手感都比較柔軟，可以看出兩種糊料都不會影響織物的手感。通過從圖6通過對外觀觀察，發(fā)現(xiàn)由海藻酸鈉作為糊料制備出來的顏色更深，印花輪廓清晰，經(jīng)過洗滌之后顏色保持度好。

圖7為兩種糊料的印花織物K/S值結(jié)果，很明顯可以看出海藻酸鈉作為糊料印花的織物上色更多，在水洗前后K/S值都大于增稠劑L101為糊料的織物。分析原因，這是因為海藻酸鈉分子在水中電離后為負(fù)電荷，與活性染料在水中電離的陰電荷性相斥，阻止染料與糊料的結(jié)合，促進染料分子固著在纖維表面，所以具有良好的印花效果。海藻酸鈉的分子中沒有與活性染料發(fā)生化學(xué)作用的官能團，且它具有良好的著色效果、流動性[5]。通常滌綸纖維印花時使用的分散染料也配以海藻酸鈉為印花糊料，能得到良好的印花效果。后續(xù)工序選擇海藻酸鈉作為滌棉印花織物的糊料。

圖7 不同糊料的印花織物K/S值

2.4 染料對印花的影響

本小節(jié)選取了不同染料對印花的影響。工藝流程按照圖1，其中汽蒸10分鐘，焙烘工藝為150℃焙烘3分鐘。表5為印花色漿的配方。

表5 印花色漿配方

圖8為不同染料對應(yīng)的印花織物外觀圖片。

圖8 不同染料的印花織物:(a)直接染料印花，(b)活性染料+分散染料印花；(a1-b1)為上述各自對應(yīng)織物洗滌之后的實物圖片

經(jīng)過洗滌之后，直接染料的印花面料更加柔軟，說明沒有影響織物的手感。但是從圖8a與圖8a1可以看出，直接染料的印花雖然顏色均勻，經(jīng)過洗滌之后，顏色發(fā)生大面積暈染，這不利于印花織物實際應(yīng)用。而活性染料和分散染料的印花在洗滌前后都有著清晰的輪廓，圖8b1的印花圖案沒有發(fā)生暈染。

圖9為不同染料制備的印花織物的K/S值測試結(jié)果，可以看出直接染料和分散/活性染料制備的印花織物在洗滌前K/S值相差不大，但水洗過后有較大的差別，同時結(jié)合圖8中的掉色的情況，后續(xù)選擇活性染料和分散染料作為染料制備涂料。

圖9 不同染料的印花織物K/S值

2.5 苯甲醇對印花的影響

由于滌綸纖維的存在，滌棉織物同漿印花的時候需要高溫焙烘，焙烘可以促進分散染料在滌綸纖維上附著，苯甲醇的加入能夠降低焙烘溫度[6]。在更低的焙烘溫度下達(dá)到同樣的效果，這對于印花織物的節(jié)能減耗是非常有意義的，因此本小節(jié)探討是否添加苯甲醇。工藝流程按照圖10，其中汽蒸10分鐘，分別在焙烘溫度140℃、150℃、160℃、170℃焙烘3分鐘。表6為印花色漿配方:

表6 印花色漿配方

圖10、圖11為有無苯甲醇在不同焙烘溫度的印花織物在水洗前后的圖片。

圖10 無苯甲醇不同焙烘溫度的印花織物:(a)140℃，(b)150℃，(c)160℃，(d)170℃；(a1-d1)為上述各自對應(yīng)織物洗滌之后的實物圖片

圖11 有苯甲醇不同焙烘溫度的印花織物:(a)140℃，(b)150℃，(c)160℃，(d)170℃；(a1-d1)為上述各自對應(yīng)織物洗滌之后的實物圖片

根據(jù)圖10和圖11的織物照片，沒有加入苯甲醇織物上色比加入苯甲醇的織物更淺，這在圖12和圖13中也得到了體現(xiàn)。在相同的焙烘溫度下，加入苯甲醇的織物的K/S值更高。苯甲醇可作為載體促進分散染料上染滌綸纖維，能降低纖維玻璃化溫度[7]。相比之下，加了苯甲醇的織物在更低的焙烘溫度下獲得同樣的印花質(zhì)量。且加入苯甲醇的印花織物經(jīng)洗滌之后，K/S值也較高，說明其色牢度也較好。因此后續(xù)選擇加入苯甲醇試劑。在不同焙烘溫度比較下，發(fā)現(xiàn)加入苯甲醇之后，150℃和170℃下的織物印花質(zhì)量較高，相差不大，因此為了節(jié)能減耗選擇加入苯甲醇，159℃焙烘處理印花織物。

圖12 無苯甲醇不同焙烘溫度的印花織物K/S值

圖13 有苯甲醇不同焙烘溫度的印花織物K/S值

3 結(jié)論

(1)得出能夠提高滌棉織物印花質(zhì)量的前處理方式:0.3g羥甲基纖維素、8g尿素、1g碳酸氫鈉、90.7g去離子水。

(2)根據(jù)對汽蒸時間、印花染料、印花糊料、是否加入苯甲醇進行探討，結(jié)果發(fā)現(xiàn)苯甲醇的加入能夠在更低的焙烘溫度下達(dá)到同樣的印花效果，節(jié)能減耗。得出了優(yōu)化之后的印花色漿配方為:染料2g(分散＼活性染料各1g)、尿素0.5g、碳酸氫鈉1.2g、海藻酸鈉1.3g、苯甲醇0.7mL、去離子水加至30g，汽蒸10分鐘，焙烘工藝為150℃焙烘3分鐘。