活性染料染色不匀、色牢度差的原因

2021-12-15 04:09
 
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活性染料(reactiondye)的染色原理又叫反应性染料。分子中含有化学性活泼的基团,能在水溶液中与棉、毛等纤维反应形成共键结合的染料。活性染料由于其用母体染料、连结基和活性基组成,使其在使用时能与纤维形成牢固的共价键结合。从理论上讲,染料和纤维之间的共价键结合能赋予织物良好的染色牢度。活性染料的使用范围较广,可以染棉、麻、人棉等,适合卷染、轧染、溢流、活性印花等,且色泽鲜艳、色谱齐全,因此活性染料深受染厂欢迎。

中温型活性染料在浸染染色中,存在着不同程度的不匀染问题。主要表现是,容易产生色点色渍或色泽不匀,以及色牢度欠佳。常因此造中温型活性染料在浸染染色中,存在着不同程度的“不匀染”问题。主要表现是,容易产生色点色渍或色泽不匀,以及色牢度欠佳。常因此造成返工复修。

不可否认,由于染料自身的性能缺陷,是造成这些质量问题的根源。那么解决活性染料存在的技术问题的途径,主要是提高其吸着率和固着率。


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中温型活性染色三大缺陷
中温型活性染料,在浸染染色中存在三大缺陷如下:

第一,在盐、碱共存的固色浴中,染料会因电解质(盐、碱)浓度较高,盐析作用较大,以及β-羟乙基砜硫酸酯活性基“消去反应”的发生,自身水溶能力的骤降,而产生不同程度的“凝聚”。尤其是些乙烯砜型染料,表现愈加严重。如C.I.活性元青5、C.I.活性艳蓝19、C.I.活性翠蓝21等。染料的“凝聚”程度过大,必然会造成色泽不匀不透,甚至是色点、色渍。而且还会影响色光的纯正度与色泽的坚牢度。

   

第二,在加碱固色阶段(尤其是固色初始阶段),染浴中的染料,会因键合固着反应的迅即发生、原有吸色平衡的快速打破,以及纯碱(也是电解质)的加入,电解质浓度的陡然提高,而产生不同程度的“骤染”。乙烯砜型染料的表现尤为突出。染料“骤染”程度过大,无疑会给染色质量(匀染透染效果以及染色牢度),造成明显甚至严重的不良后果。

   

第三,中温型活性染料的固着率,相对较低(60%~70%)。再加上染料在固色阶段存在着不同程度的“凝聚”问题与“骤染”问题。所以,纤维(或织物)上染料的浮色率(包括水解染料、半水解染料以及未水解又未固着的染料)较高,对染后皂洗的要求苛刻。倘若皂洗不到位,其染色牢度必然低下。

活性染料-(3)染厂车间.jpg

工艺设定要正确
不同结构的染料,其染色性能不尽相同。实践证明,染色工艺只有与染料的实用性能相适应,才能获得最佳染色结果。所以,染色工艺不可一刀切。

常用中温型活性染料,就其染色性能可分为三种类型

  • 第一种类型。这类染料的性能特点是:在中性盐浴中,亲和力较大,一次吸色量较高。对碱不过于敏感,在加碱固色初期,染料的固色速率与吸色速率较缓和,没有明显的“凝聚”问题与“骤染”问题。这类染料主要是一些含异双活性基(一氯均三嗪活性基与β-羟乙基砜硫酸酯活性基)的染料。如国产中温型活性染料三原色:活性黄M-3RE.B-4RFN,活性红M-3BE、B-2BFN,活性蓝M-2GE、B-2GLN等。 这类染料适合常规染色法-升温染色法染色。实践证明,这类染料采用常规升温染色法染色,通常不会产生染色质量问题。

  • 第二种类型。这类染料的性能特点是:在中性盐浴中,亲和力弱,一次吸色量低。而且,对碱剂敏感,在加碱固色初期,染料的固色速率与吸色速率很快,“凝聚”现象与“骤染”现象突出。这类染料主要是一些乙烯砜型染料。诸如,C.I.活性艳蓝19,C.I.活性嫩黄160,C.I.活性元青5等。


    这类染料最适合预加碱染色法染色。预加碱染色法,织物是在弱碱性盐浴中吸色。活性染料在碱性浴中亲和力较大,故一次吸色量可显著提高。由于染液浓度在加碱前大幅度下降,加碱后染料的凝聚现象与骤染现象都能得到缓解。因此,可以有效消除染料的性能缺陷造成的质量问题。

预加碱染色法工艺如下:

活性染料 (1)预加碱染色工艺.jpg

  • 第三种类型。这类染料为拼混染料,其性能特点是匀染性差,色光稳定性差。常用中温型活性黑中有一半以上的品种属于这一类。如活性黑KN-G2RC,、活性黑GR、活性黑GWR、活性黑S-ED、活性黑N、活性黑ED、活性黑GFF、活性黑TBR等。

这类活性黑通常是以高浓C.I.活性元青5(又称活性黑KN-B、活性藏青B-GD) 60%~80%、C.I.活性橙82 10%~20%为主另加少量中温活性黄或活性红拼混而成。这类活性黑的性能缺陷是匀染性差,重现性差。原因是二个拼混组分的结构不同,配伍性太差。其中,C.I.活性元青5为双偶氮母体,含双乙烯砜活性基的染料。中温特征突出,最适合60~65℃吸色、固色。C.I.活性橙82为单偶氮母体,含乙烯砜与二氯均三嗪异双活性基的染料,其低温特征显著,最适合30~40℃吸色、固色。

活性染料 (2)预加碱工艺1.jpg

因此,这类活性黑并非真正的中温型染料,而是亚中温型染料。倘若按中温型染料应用(于60℃染色),势必会因活性橙组分性能的不适应而产生两大后果。一是,活性橙的吸色、固色过于迅猛而上色不匀,很容易产生色花。二是,活性橙的水解过快,工艺因素(温度、时间、pH值)稍有差异,就会产生色差。这是因为C.I.活性元青5实为藏青色并非黑色,活性橙加入后才能呈黑色(橙色为蓝色的余色具有相互消色作用)。因此,活性橙上色量的多少与匀染性的好坏,对活性黑的染色结果(色光、黑度、均匀度),有着举足轻重的影响。

分段染色工艺一

活性染料 (3)分段染色工艺2.jpg


这类活性黑由于它的两个主要拼混组分在染色性能上差异太大,所以既不适合升温法染色,也不适合预加碱法染色,而必须采用分段染色法染色。


分段染色工艺二

活性染料 (1)分印染色工艺1.png

分段染色法,实为一浴二段法。即低温(30~40℃)染色时段,是使C.I.活性橙82正常上色。中温(60~65℃)染色时段,是使C.I.活性元青5正常上色。由于该工艺符合这类活性黑染色性能的特定要求,所以得色色光稳定,匀染性能优良。实践证明,该工艺可以从根本上克服这类活性黑容易产生色花、色差的缺陷,可有效提高染色一次成功率。
  • 注:在市供活性黑中,有部分品种是真正意义上的中温型活性黑。因为它们抛弃了C.I.低温活性橙82,而以双偶氮双乙烯砜活性基的C.I.活性橙107,或单偶氮母体带乙烯砜与一氯均三嗪异双活性基的新型活性橙替代。由于这些活性橙中温特征突出,与C.I.活性元青5的上染性能相当接近,所以,两者的配伍性优良,匀染性好,色泽稳定。比如,活性黑ED-NN、活性黑NF、活性黑W-NN、活性黑RW等就属于此类。

这类活性黑由于各拼混组分的上色同步性好,所以没有必要采用分段染琶法染色。但由于其主要拼混组分C.I.活性元青5具有第二种类型的染料特征,所以,应采用预加碱染色法染色,而不宜采用升温染色法染色。


活性染料 (2).png


助剂施加要正确

1.电解质的施加

  • 电解质的施加量

    经检测,多数中温型活性染料染深色,电解质的最高用量以<70g/L为宜。部分个性强的活性染料,如活性翠蓝BGFN染深色,电解质的最高用量必须<60g/L;活性艳蓝KN-R染深色,电解质的最高用量必须<40 g/L。理由是,电解质用量过高,其得色深度实际提高并不多,而在加碱固色初期却会因盐、碱(纯碱也是电解质)混合浓度过高,导致染料的“凝聚”程度与“骤染”程度过大,给染色质量造成负面影响。

  • 电解质的施加法

    这里最值得一提的是绳状染色(喷射溢流机染色、气流机染色)时,电解质必须先加染料必须后加(加料顺序与卷染相反)。理由是,按传统方法先加染料,以含染料的回流水来溶解电解质,染料在电解质的饱和溶液中会即刻絮聚而析出,压八缸内黏附在织物上,极易造成色点、色渍染疵。而先加电解质以含电解质的回流水来溶解稀释预先调匀的染料,则染料不会发生有害的“凝聚”或沉淀(经检测,常用中温型活性染料在电解质<80g/L的中性浴中,溶解稳定性良好。)

2.碱剂的施加

  • 纯碱的施加量。

    经检测,常用中温型活性染料染棉,其最佳固色pH值为10.5-11.0(活性翠蓝60℃染色为12.0,80℃染色为11.0)。

        常用粉状轻质纯碱5~25g/L,pH=10.65~10.99,其pH缓冲能力很大。因此,根据所染色泽的深浅,纯碱用量5~20g/L已足矣。用量过多,得色深度提高不明显,反而会降低染料在盐碱固色浴中的溶解稳定性,危害染色质量。
  • 纯碱的施加法。

    实践证明,碱剂的施加,务必要遵循以下两条原则:

一是,纯碱的加入,必须建立在“吸色平衡且吸色均匀”的基础上。也就是说,只有在中性盐浴(吸色浴)中,真正达到吸色平衡而且经移染实现吸色均匀之后,碱剂方可加入。这是因为,达到吸色平衡后,残留染液浓度最低,而染液浓度越低,碱剂加入后染料的凝聚倾向越小,二次吸色速率越温和,产生染疵的概率越小。碱剂加入后,纤维上的染料会因发生固着而丧失移染能力。这会使吸色阶段产生的不均匀性变为永久性疵点。   
二是,碱剂的施加,必须是“先少后多,分次加入”。因为,碱剂(纯碱)加入越快,固色浴的碱性相对越强,盐碱混合浓度也越高,染料的凝聚行为与上色行为越激烈,越容易产生染色质量问题。实践证明,固色浴的碱性由弱渐强,盐碱混合浓度由低渐高,染液浓度由浓渐淡,可以有效缓解染料因碱剂的加入而产生的过激行为,从而确保染色质量实现稳定。
皂洗工艺要正确
皂洗效果的好坏,是决定活性染料染色牢度优劣的关键因素。因此,一定要重视皂洗工艺,克服重染色轻皂洗的错误理念。   

皂洗工艺的要点是:

  • 皂洗一定要在充分清洗的基础上进行。即染色后要先经温水、热水清洗,将织物上残留的盐、碱、染液以及部分浮色染料去除,以提高皂洗液的清爽度,降低染料的“返沾”率。

  • 采用普通皂洗剂皂洗,关键是皂洗温度一定要保持在90℃以上。绝不可为了少落色少修色而以中温(60~70℃)皂洗。采用低温(60℃)皂洗剂皂洗,关键是一定要选用在低温条件下,润湿、渗透、助溶(增溶)、扩散(分散)效果好的皂洗剂,以确保良好的皂洗效果。


活性染料 (8).jpg

活性染料染色常见的疵点原因分析及克服解决办法

(一)色差

1.疵点形态、产生色差的原因分析

染色织物所得色泽深浅不一致,色光有差别。表现的形式为边中色差(中深边浅或边深中浅)、左右色差、前后色差、正反面色泽不一致等。色差是染厂常见疵病,发生情况较多,严重影响产品品质。

2.产生的原因分析

(1)织物因素造成的色差

由于织物纤维原料性能不同或染前半制品性能不同而引起对染料吸收程度不同而产生色差。

①织物纤维与以前纤维发生改变,使织物上色发生变化不一致,从而导致色差。

②织物退浆效果如有差异,会导致染色成品色泽深深浅浅,产生色差。

③染前半制品渗透不匀、毛效不匀、白度不一致等,染后都可以产生色差。

丝光不匀或丝光后pH值不一致,严重影响染色效果,极易产生色差。如果布面带碱后经高温焙烘或高温定型,织物会严重泛黄,造成色差。

(2)设备的原因

①轧染机轧车压力不均匀,使织物所带染液量不同,造成色差。

②卷染机卷染时压力不同、染色道数不同、卷布不齐、卷染棍轴承不转等都能造成色差。

③溢流机、汽流机等染色机由于设备运转不正常,正常堵布、压布等,使织物与染料上染时间不同,也可能造成色差。

(3)工艺和操作问题

①染色时的工艺,如温度、时间、染化料浓度等控制不当,工艺设定不合理,如升温曲线过快、染料助剂用量比例不合理等,操作细节的把控不当,如开料、浴比、车速、压力等不一致。

②尽管染料在织物上先期分布上染是均匀的,但在固着过程中如果工艺设定不好,控制不当,使织物上某些部位的染料没有得到充分的固色,在后处理皂洗时容易被洗掉,从而产生色差。

3.克服和解决的办法

①针对织物半制品原因产生的色差,应该在前处理过程中提高半制品的质量,对重要机台如退浆机、氧漂机、丝光机等要严格控制工艺,避免造成半制品性能不一致。

②针对织物纤维性能发生改变,要经常与纺织厂或客户沟通,及时了解和掌握织物原料和上浆成分变化情况,以便及时采取有效措施。

③染色前半制品如退浆、丝光后织物上的pH值要及时检查,发现不合格的产品应及时回修。

④调整好轧车压力,发现轧车不平要及时车轧车胶棍;如果压力不匀要调整和维修。

⑤卷染时要加强操作,及时检查和维修设备。

⑥加强溢流机提布轮、喷嘴的检查,发现问题及时处理。

⑦严格按工艺操作,加强染色三大要素:温度、时间和染化料浓度的控制,确保工艺上机,从而预防色差的产生。

⑧重视各个环节的管控,比如固色要严格按工艺条件固色,保证前后工艺条件一致,确保前后色泽一致。

活性染料 (7)颜色鲜艳.jpg

(二)色点

1.色点形状特征

形状特征是在染色织物上无规律的出现色泽较深的小点。该疵点一般发生在浅色织物上较多,中深色织物上有时也会出现。

2.产生的原因分析

①染料选择不当。染液中使用的染料颗粒大或一些染料产生凝聚所致。

②染料溶解不好。染色时未溶解好的染料沾在织物上造成料点;溶解染料时使用的是硬水,硬水中的钙镁离子与染料结合,使染料凝聚产生料点。

③染色设备不干净。轧染机或染缸染完深色后,没有做好清洁,就染浅色了。残留在轧槽、染缸、管道里的染料沾到织物上造成料点。另外,用盛装过助剂的桶,如果没有做好清洁就去盛装染料,很容易使助剂跟染料发生反应造成料点。

④环境因素。染料房和车间太近,遇到刮风等特殊环境时,染料刮到车间 ,落到湿布上造成料点;另外有的操作工拿干粉染料进车间,都容易造成料点。

⑤染料分子结构和工艺条件控制不当。一些活性染料比如活性翠兰,染料分子较大,不易溶解,染色时极易产生料点;有些元明粉含杂质较多,染色时在染缸内产生大量泡沫,这些泡沫使染料聚集沾到织物上就是料点;轧染时轧车或烘筒上沾有布毛,这些布毛吸收染料后沾到织物上就是料点。

3.克服和解决办法

①选择染料研磨较好的染料,适量加一些扩散剂,防止染料凝聚。

②溶解染料时适当加一些尿素,增加染料溶解;溶解染料时加一些软水剂,使水软化,减少水中的钙镁离子。

③加强管理,做好设备及称料工具的清洁。

④加强现场管理,杜绝拿干粉染料进车间,染料要在料房内用水溶解搅拌后再拿到车间;车间内的湿布要用塑料薄膜或布罩盖好,防止飞料造成料点。

(三)色渍

1.产生的原因分析

①水质的因素,水的硬度高、杂质多极易导致染色时染料聚集产生色渍。

②浆料没退净所致,出现浆斑的地方染色时就会产生色渍。

③油渍返沾所致,有油剂的布面染色时就会出现色渍。

④染料凝聚所致,由于染料分子的直接碰撞而聚集成较大的染料聚集体,这些较大的染料聚集体,在染色过程中沉积在织物上,从而产生色渍。

2.克服和解决办法

①针对水质原因造成的色渍,在溶解染料和染色时要加强对水的处理,如加广美与仙图的螯合分散剂、分散剂、CT粉等,以改善水质。

②如果是浆料返沾所致,退浆时加乳化类退浆剂,提高乳化性和分散性,退浆后要加强水洗,防止浆料返沾。

③如果是油剂返沾,要加强去油的乳化性,使用乳化去油剂,防止油剂返沾。

④如果是大分子染料难溶解所致,可以加点尿素助溶;如遇到翠兰染料在溢流机内染色,可以采取高温80℃染色,再降温到60℃固色。

活性染料 (5)色彩亮丽.jpg

(四)色条、色花

1.疵点形态特征   

染色织物色泽不均匀,呈现为直条型的局部色泽不一的色差是色条;呈现为雨状、片状的色泽不一的色差是色花。

2.产生的原因分析

①织物因素

织疵稀密路染色时由于织物稀密不匀,上色也不同,看上去就是色条;轧染时坯布之间需要缝头,缝头不匀也可以产生色条。

②设备因素

轧染时染色机个别导辊不转也可以产生色条。

③工艺因素

前处理处理不好,布面带有浆料或pH值不同,煮漂不匀都可以产生色条或色花;染缸里染色,由于操作不当,升温过快等都可以产生色花。

3.克服和解决的办法

①退浆、丝光后要加强水洗,确保织物浆料清洗干净和布面pH值一致;做到退浆净、煮漂透,毛效不低于8cm/s,而且织物各部位吸液均匀。

②加强管理,主要缝头要平、直、齐、牢,做到张力一致。

③加强来坯检查,发现条影、筘路、稀密路要及时跟纺织厂或客户沟通,并通知染色车间。

④染缸里染色时,要严格按照工艺条件操作,不能局部升温过快,防止产生色花;控制好下料时间,不能太快,抽料不能低于20分钟,且要运行20分钟以上,方可升温染色。

(五)水渍

1.疵点形态特征

布面上规则和不规则白点或点状色浅现象。

2.产生原因分析

水渍主要来自于织物浸渍染料后固色前织物上滴水造成。主要产生在打底机浸渍染料后在烘房、屋顶及烘房处滴水造成。尤其是北方冬天,气温变化较大,水蒸气冷凝后产生水滴滴落到布面上就会产生水渍;烘筒内蒸馏水较多,排水阀没关严,喷淋到布面,产生水渍。

3.克服和解决办法   

①注意做好环境保护,检查烘房或设备上方不能滴水。

②烘筒要经常排水,把烘筒内的蒸馏水排出,不但可以防止水渍,还可提高烘筒温度,节约能源。

③北方的冬天注意避免强对流,设备上可以安装排汽设备或用塑料薄膜罩好,防止水滴到布面上产生水渍。

活性染料 (8).jpg

(六)深浅边

1.疵点形态特征   

染色后织物布边色泽偏深或偏浅。

2.产生的原因分析

①与布边本身组织机构有关。布边厚,带液量多,染得的色就深。

②与染料性能有关。如活性金黄对湿度敏感,尿素用量不足时,经蒸化就会产生两边深中间浅的深浅边;卷染机卷染时布卷两边温度较低,翠兰染料上染较少,而造成黄边的深浅边。

③与染前处理有关。丝光扩幅布边冲洗不足,洗碱不净;双层丝光上下层织物参差不齐,布边带碱,造成深浅边。

3.克服和解决办法

①加强坯布检查,发现坯布边厚,及时跟织布厂及客户沟通。

②要注意了解染料性能,合理选用染料,加强工艺改进。比如,遇到活性金黄时,适当增加尿素用量,可防止蒸化时两边深中间浅的问题。

③加强前处理,使布面带碱一致,避免由于布面带碱不一致而造成的深浅边。

以上这些问题的分析与解决办法,是长期以来在生产实践中积累和总结的一点经验,仅供大家参考,难免有疏漏和不当之处,还敬请大家多多指教和谅解!



资料参考:

染整科技   崔浩然《提高中温型活性染料浸染质量的实用技术》

纺织助剂网 赵晶波

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