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提高还原染料轧染色光稳定性的几个要素
集萃印花网  2019-06-26

    【集萃网观察】无论是还原染料轧染还是活性染料轧染,普遍存在着色光稳定性方面的问题。在实际生产中,常常因色光变化与客样不符,从而造成返工修复,使染色一次成功率大大下降。造成还原染料轧染色光不稳定的因素很多,据生产实践,以下几点最值得关注:

    一、染料的质量问题

    到目前为止,国家对染料还没有一个严格的统一标准,尤其是国产染料,基本上是各自为政。同一个染料,不同生产厂家的产品,甚至同一个生产厂家不同批次的产品,其力份、色光都不一样,甚至差异颇大。主要原因是:一些染料生产厂家工艺技术比较落后,生产管理比较薄弱,致使合成出来的染料深浅、色光不稳定,与出厂标准相差较大。所以在商品化处理的过程中,只能靠外加染料大幅度“调色”,来实现标准的统一化。这类似于染色中的“修色”,目的是使染料成品的强度、色光接近或达到出厂标准。对“调色”用的外加染料,国内外有着共识:

    第一,调色用的外加染料,在染色性能方面与主体染料必须具有良好的配伍性,特别是上染的同步性、色牢度的一致性和深度的加合性等。然而,一些染料生产厂家,对“调色”用的外加染料,缺乏严格的选择,只顾“调色”不顾性能的倾向比较严重。

    第二,调色用外加染料的数量,通常要求掌握在2%以内。因为2%的外加染料,对主体染料的整体性能影响较小,然而有些染料企业,调色所用的外加染料的数量,远远超过2%的上限,甚至高达5-10%。

    可见调色以后的染料成品,实际上已经从单一结构的染料变成了“拼混染料”,而且,其拼混组份的性能,又往往缺乏良好的染色配伍性。正因为如此,对同一染料而言,不仅不同生产厂家的产品存在着深浅、色光的差异,就是同一生产厂家不同批次的产品,其深浅、色光也不完全一样。一种单一染料,染同样的纤维,一旦工艺条件波动,不仅深浅会变化,色光也会变化,问题的结症就是在这里。再加之有些染料企业,烘干造粒技术落后,商品化处理水平不高,使得染料成品中的各种组分比重相差太大。在运输、贮藏、使用等过程中,产生分层现象,导致同一染料包装的上中下层,力份强度不同,甚至染色性能也存在差异。

    为了避免这种问题。因此对进厂的染料,必须强化检测手段。不能仅仅抽检,必须100%检测;对染料力份的检测,不能只从染料包装的表层取样,而要用专用工具从染料包装的上下层取样,同时检测;同时要检测染料力份,染料色光的稳定性也要以改变工艺因素的方法来检测。

二、丝光的效果问题

    丝光处理对棉纤维染色结果的影响较大,其原因有二:

    1.一些印染企业在棉织物的前处理中,采用了碱氧或酶氧一浴冷堆、短蒸、水洗工艺。该流程工艺,在发挥节能优势的同时,一般存在着毛效欠佳的问题。织物的毛效低(尤其是毛效不匀),会显著影响棉纤维的丝光程度(产生半丝光)和棉纤维的丝光透彻度(产生表面丝光)。这不仅会明显降低染色的得色量,也会降低匀染性与染色牢度。

    2.还有些印染企业,为了节约成本,片面降低丝光碱液浓度,采用220g/l以下的碱浓丝光。事实上,220 g/l以上的碱液做张力丝光,才有可能产生稳定的“全丝光”效果,因为碱浓高,棉纤维丝光充分,即使碱浓存在一定差异,对染色结果的影响也很小。

220 g/l以下的烧碱丝光,严格地讲只是“半丝光”,根本达不到“全丝光”的稳定效果。因而,碱浓度一旦产生波动,棉纤维的吸色能力便会发生变化。所以,“半丝光”处理的染色半制品,很容易产生深度与色光的波动。以下检测数据足以证明:

                              
    怎样避免上述问题的出现,一是采用碱氧或酶氧一浴处理后,最好经一道汽蒸氧复漂处理。实践证明,这可显著提高棉织物的毛效及匀一性,确保丝光效果更加透彻更均匀;二是以220g/l以上烧碱液进行张力全丝光,使染色半制品的吸色能力更强更稳定,从而消除半制品的质量差异,给染色的重现性带来影响。

三、轧染的工艺问题

    还原染料在实用性能上,存在着不同结构的染料,其还原的难易程度,相差甚远;其氧化的难易程度,相差甚疏;其皂洗的色变性能,相差很大。这些缺陷在连续轧染中尤为突出,它们是影响还原染料色光稳定性的关键因素。

    1.染料的正常还原问题

    众所周知,还原染料必须还原成可溶性的隐色体才能上染,而不同结构的还原染料,其隐色体的还原负电位相差很大。比如,还原黄G的还原负电位最低(-64mv),最容易还原;还原橄榄R的还原负电位最高(-927mv),最难还原。传统的还原剂保险粉,在20g/l、60℃时的还原负电位(实测值)为1080-mv,因而它能将所有的还原染料还原成隐色体。在连续轧染中,由于汽蒸温度高(100-102℃),保险粉20g/l的还原负电位(实测值)短时间内可达1135-mv左右,比还原染料正常还原所需的还原电位负值要高很多。因而轧染时,一旦烧碱-保险粉浓度过高,常用还原染料中的一些容易“过还原”的黄蒽酮蒽醌染料(如还原黄G)、兰蒽酮蒽醌染料(如还原兰RSN、还原兰BC等),就容易发生“过还原”现象。

    一些含酰胺基结构的还原染料,如还原棕R、还原橄榄R等,在烧碱-保险粉浓度过高时,还可能发生水解,生成色泽较深的氨基化合物。当前,市场上推出了一些保险粉的替代品,具有使用量少、耐热性好、成本较低的特点,但要注意到这类还原剂均为复配物,其中含有二氧化硫脲(简称TD,学名甲脒亚磺酸)。二氧化硫脲的还原性比保险粉强,在浓度5g/l、烧碱(100%)15g/l、温度100℃时的还原负电位可达1220-mv(实测值)。因此一些黄蒽酮与兰葸酮类的蒽醌染料,更容易产生“过还原”现象。

    染料还原过度,会使色光显著异变(上染率与色牢度也会同时降低)。比如还原蓝RSN,过还原后其色光会严重变萎变暗,红亮的蓝光甚至可以完全消失。还原蓝BC过还原(脱卤)后,会由兰光漂兰变为红光宝蓝(实际变成蓝RSN),特别值得注意的是,这种“过还原”引起的色光变化,基本上是不可逆的,即使经氧化也无法恢复。

因此还原染料轧染配制还原液时,一是要注意烧碱-保险粉浓度一定要适当,“浓度越高色光稳定性越好”的想法和做法,是不符合实际的。二是要注意对保险粉的替代品,黄蒽酮与兰蒽酮类的蒽醌染料,最好不用,其他类染料也应在实验的基础上谨慎使用。

    2.染料的正常氧化问题

    不同结构的还原染料,其氧化速度不同。有些还原染料的隐色体,氧化速度很快,汽蒸后只要经水洗、透风就可完成氧化。比如:蓝蒽酮蒽醌染料中的还原蓝RSN、还原漂蓝BC、还原艳蓝3G、还原蓝GCDN等;紫蒽酮蒽醌染料中的还原艳绿FFB、还原艳绿2G、还原深蓝BO等;咔唑蒽醌染料中的还原橄榄绿B、还原卡其2G等。其中有些染料,在氧化条件较强的情况下,甚至会发生“过氧化”,使色泽显著变暗,色光失去真实性。但有些还原染料的隐色体氧化速度却很慢,比如蒽醌染料中的还原艳橙RK;硫靛染料中的还原桃红R、还原红青莲RH;黄蒽酮染料中的还原黄G等。这些氧化速度特慢的染料,必须采用氧化剂氧化才行。

    由于不同结构的还原染料,其氧化速度相差悬殊,在实际生产中,氧化工艺往往顾此失彼,造成色光的稳定性。比如还原黄G,它是还原染料拼色轧染中不可缺少的黄色染料,但它的氧化速度特慢,常常因氧化条件与其氧化性能不适应(如汽蒸后水洗去碱太净、氧化剂浓度不足、氧化温度过低、染色车速过快等),表现出氧化迟钝、氧化不足,在水洗皂洗过程中,落色较多(常常被误认为色牢度不好),其结果因上色量不稳定而导致拼色色光波动性大。

为此,在还原染料连续轧染中要注意以下三点:

    (1)氧化速度特快,且易“过氧化”的染料,尽量不与氧化速度特慢的染料拼染,以免氧化条件顾此失彼;

    (2)要根据染料的氧化性能,来调节汽蒸后冷水冲洗的去碱程度。因为染料隐色体比隐色酸的氧化速度更快,所以对氧化速度慢的染料而言,织物带适当的碱度,更容易实现充分氧化。对氧化速度快的染料而言,则织物带碱不宜过多,否则容易发生“过氧化”;

    (3)为了使氧化性能不同的染料均能实现”正常氧化”,确保色光艳丽、纯正,连续轧染时,不宜采用水洗、透风氧化法,而适合采用双氧水氧化法。因为双氧水在弱碱性条件下,氧化温和,不致引起染料的“过氧化”。

    经验条件为:100% H2O2 l~1.5g/L

    氧化温度50±2℃

    氧化时间25-30s(相当一格平洗槽+透风氧化或二格平洗槽串联氧化)

    3.染料的皂洗变色问题

    还原染料与活性染料有一个最大的不同点,就是还原染料具有突出的“皂洗效应”。所谓“皂洗效应”,就是染着在纤维上的还原染料经高温湿热处理(皂洗、水洗、烘干等),会发生深浅、色光的变化。实践表明,多数还原染料“皂洗效应”明显。

    因此说,还原染料经还原汽蒸、水洗、氧化后,纤维上的染料并非是稳定态,而是亚稳定态。实验表明,要使染着在纤维上的染料从亚稳定态变为稳定态,使之充分发色,保持色光稳定,只能通过高温皂洗来实现。然而现实的问题是,不同品种的还原染料实现”充分发色”所需的时间是不同的,有的发色快,有的发色则很慢。

    大部分染料基本发色所需的皂洗时间,最少也要1min以上,而充分发色至少需4-5min以上。在连续轧染生产中,由于轧染设备的限制,皂洗时间通常只有60-70s(60m大皂洗箱,车速50-60m/min)。这对容易发色的染料,如灰BG、黄G、紫2R、蓝GCDN、漂蓝BC、艳绿FFB、棕R等,可以达到“基本发色”,而达不到“充分发色”。对于发色慢的品种,如深蓝BO、深蓝VB、桃红R、棕G、棕GG等不要说“充分发色”,就是“基本发色”也实现不了。显然,还原染料按常规工艺作连续轧染,落布色光并非是稳定态,而是一定程度的亚稳定态。正因为如此,还原染料(尤其是发色慢的染料)连续轧染下来的织物,在湿热后整理(柔软热拉、预缩)的过程中,由于纤维上的染料会继续发色(直到实现稳定状态),所以深浅、色光会发生一定程度的改变;还原染料轧染的色布,在耐洗色牢度(GB/T3921-4,95±2℃×30min)测试过程中,原样变色一般较大,甚至达不到外销要求。可见“皂洗”对还原染料轧染而言,不仅是为了去除浮色,提高鲜艳度和色牢度,还有一个使染料发色,稳定色光的作用。因此,对还原染料轧染中的皂煮工序要特别重视。

    因为温度越高,染料发色所需的皂洗时间越短。所以,必须在95℃以上高温皂洗,绝对不能边开车边升温;皂洗时间起码要保证在60秒以上。所以轧染车速的确定,对还原染料来讲,不仅要考虑所染色泽的深浅、织物的厚薄、染料还原速度和氧化速度的快慢,还必须保证皂洗时间,使染料基本发色。

    实验表明,不同类型的皂洗剂,不仅与染色牢度密切相关,对还原染料的发色也有一定的促进作用。因此应选用阴/非离子复合型、内含螯合分散剂的皂洗剂,因为这类皂洗剂具有较强的分散、乳化、净洗、携污能力,综合效果良好。

    四、结语

    生产实践证明:强化染料与半制品质量的检测,确保染料正常还原、正常氧化、充分皂洗发色,可以有效提高还原染料轧染色光的稳定性,降低返工复修率,提高染色一次成功率。

    来源:互联网

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