尹思一 詹建朝

嘉興學(xué)院 材料與紡織工程學(xué)院(中國(guó))

染色是織物生產(chǎn)加工中比較重要的環(huán)節(jié),聚酯纖維的商品名是滌綸,它產(chǎn)量巨大,是在中國(guó)乃至世界普通合成纖維產(chǎn)量中排列第一的纖維[1-2]。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展,從市場(chǎng)角度看,人們對(duì)于個(gè)性化的需求越來越多,對(duì)于織物染色的需求也越來越多樣化,個(gè)性化、小批量生產(chǎn)將會(huì)在未來占據(jù)一定地位;從環(huán)境的角度來看,近年來人們對(duì)環(huán)境安全問題越發(fā)重視,因此聚酯環(huán)保染色已成為目前熱議的話題,國(guó)家、政府也愈發(fā)重視環(huán)保這個(gè)問題[3-4]。目前對(duì)于聚酯的染色,大多都是對(duì)聚酯織物或聚酯混紡織物進(jìn)行上染,有關(guān)聚酯單紗線上染尚未見相關(guān)報(bào)告。本文介紹了一種新的聚酯上染工藝,達(dá)到了節(jié)能減排的效果,可為后續(xù)市場(chǎng)產(chǎn)品的開發(fā)提供一些參考。

本文使用染烘一體裝置[5],紗線自下而上運(yùn)動(dòng),染液自上而下沿著紗線滑落,通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的工藝參數(shù),可做到精準(zhǔn)供液,確保紗線的上染;沿紗線滑落的染液滴入最底下的燒杯中,可回收再利用,減少了染液的浪費(fèi),沒有污染;2個(gè)加熱裝置可快速烘干紗線中多余的水分,耗能較少,最終可達(dá)到高質(zhì)量上染聚酯紗線的效果。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)儀器

電子分析天平(賽多利斯科學(xué)儀器有限公司):對(duì)染料和所需上染助劑進(jìn)行質(zhì)量稱取;紗線上染裝置: 對(duì)紗線進(jìn)行上染; 鼓風(fēng)烘燥箱(上海天成呈儀器有限公司):對(duì)上染后紗線進(jìn)行干燥; 臺(tái)式色彩檢測(cè)儀(美國(guó)德踏顏):測(cè)試紗線的K/S值[色料吸收系數(shù)(K)和色料散射系數(shù)(S)的比值]和Lab值[L(lightness,亮度)表示明亮度,為0～100,0表示黑色,100表示白色;a(redness,紅色度)表示的是從紅色至綠色的范圍,100為紅色,-80為綠色;b(yellowness,黃色度)表示從黃色至藍(lán)色的范圍,100為黃色,-80 為藍(lán)色];萬能材料拉力機(jī)(深圳三思縱橫科技股份有限公司):測(cè)試紗線的拉伸斷裂強(qiáng)力。

1.2 材料

聚酯紗線[線密度為16.67 tex(150 D/72 F),杭州中麗化纖有限公司],分散染料(藍(lán),上海安諾其集團(tuán)股份有限公司),磷酸二氫銨、冰醋酸(中國(guó)杭州化學(xué)試劑有限公司)和滲透劑(浙江上虞市榮欣助劑公司)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 染液配制

稱取一定質(zhì)量的分散藍(lán)染料和磷酸二氫銨,與水充分混合后配置成一定濃度的染液,并加入滲透劑脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC),再通過冰醋酸調(diào)節(jié)pH值,室溫條件下攪拌染液,至充分混合后進(jìn)行上機(jī)染色。

1.3.2 工藝流程

本試驗(yàn)采用的工藝流程為退紗、單紗上染、單紗烘干、管紗卷繞、管紗焙烘、管紗水洗和管紗烘干。調(diào)節(jié)不同的工藝參數(shù),探究不同的染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、焙烘溫度、焙烘時(shí)間等一系列工藝參數(shù)對(duì)所上染紗線的影響,綜合選擇較優(yōu)的一組工藝參數(shù)。

1.3.3 性能測(cè)定

為了比較不同紗線的上染效果,測(cè)試不同參數(shù)的K/S、Lab值,將紗線密集卷繞在黑卡紙上,黑卡紙尺寸為 10 cm×10 cm,紗線需卷繞至完全遮擋住黑卡紙,采用臺(tái)式色彩檢測(cè)儀進(jìn)行測(cè)試,導(dǎo)出相應(yīng)的K/S值和Lab值。為了更好地比較紗線染色后的強(qiáng)力,測(cè)試了聚酯紗線上染前、后的斷裂拉伸強(qiáng)力。采用萬能材料拉力機(jī),對(duì)采用不同工藝參數(shù)(染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、焙烘溫度及焙烘時(shí)間)加工的聚酯紗線進(jìn)行拉伸斷裂測(cè)試,每組測(cè)試5個(gè)試樣,并導(dǎo)出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 染色工藝參數(shù)對(duì)染色性能的影響

2.1 染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)

控制焙烘溫度為130 ℃,焙烘時(shí)間30 min 不變,改變?nèi)疽旱馁|(zhì)量分?jǐn)?shù),染色后紗線的上染效果如圖 1所示,可見染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%時(shí),紗線的上染顏色較淺,且存在明顯的上染不勻現(xiàn)象;染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%時(shí),上染顏色雖仍較淺,但是上染的不勻現(xiàn)象明顯改善;后續(xù)隨著染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高,聚酯紗線的上染顏色加深,上染紗線的效果越好。

圖1 采用不同染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)上染聚酯紗線的紗線照片

不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)染液上染的聚酯紗線的Lab值的數(shù)據(jù)如表1所示。分析可知,隨著染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,L逐漸減小,說明上染紗線的亮度逐漸變暗,顏色逐漸加深;不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)染液上染紗線的a均小于0,說明上染后紗線偏綠;b小于0,說明上染后紗線偏藍(lán)。

表1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)染液上染的聚酯紗線的 Lab值

采用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)染液的聚酯纖維的K/S曲線如圖 2所示。由圖2可知,隨著染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的加大,K/S的峰值逐漸增大,上染的聚酯紗線顏色越深,上染效果越好。

圖2 不同染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)染色性能的影響

不同染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)上染的聚酯紗線的拉伸斷裂性能如圖 3所示。由圖3可知,原紗(未上染紗線)的拉伸斷裂強(qiáng)力最高,隨著染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,紗線的斷裂拉伸強(qiáng)力呈略微下降趨勢(shì),說明上染聚酯紗線的染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)對(duì)聚酯紗線的力學(xué)性能造成一定的破壞,且染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高,破壞程度越明顯。

圖3 不同染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)上染的聚酯紗線的拉伸斷裂曲線

可見,在其他工藝參數(shù)保持不變的條件下,分析不同染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)上染的聚酯紗線的照片圖、K/S曲線及相應(yīng)的Lab值可知,染液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高,上染顏色越深,聚酯紗線的上染效果越好;染液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)對(duì)紗線力學(xué)性能造成一定的破壞,但拉伸斷裂強(qiáng)力僅略有下降,影響并不顯著。綜上所述,本研究中較佳的染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2.0%。

2.2 焙烘溫度

控制染液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0 %、焙烘時(shí)間為10 min,改變焙烘溫度進(jìn)行試驗(yàn)。圖4為不同焙烘溫度下上染的聚酯紗線的照片,可見在焙烘溫度為120 ℃時(shí),上染的聚酯紗線呈紫色,焙烘溫度為130～160 ℃時(shí)紗線呈藍(lán)色,且隨著焙烘溫度的上升,上染顏色逐漸加深。

圖4 不同焙烘溫度上染的聚酯紗線的照片

不同焙烘溫度上染的聚酯紗線的Lab值如表2所示。由表2可知:隨著焙烘溫度的增加,L逐漸減小,上染的顏色逐漸加深;焙烘溫度為 120、150及160 ℃時(shí),a>0,紗線偏紅色,且焙烘溫度為120 ℃時(shí)最為明顯;焙烘溫度為 130和140 ℃時(shí),a<0,紗線偏綠色;所有焙烘溫度下,b<0,說明紗線均偏藍(lán)。

表2 不同焙烘溫度上染的聚酯紗線的Lab 值

由圖 5可知,在其他工藝參數(shù)均不改變的前提下,聚酯紗線會(huì)隨著焙烘溫度的上升上染效果增強(qiáng),且焙烘溫度在120與130 ℃呈現(xiàn)變化趨勢(shì)不同,說明在120 ℃和130 ℃上染紗線的顏色發(fā)生顯著變化。

圖5 不同焙烘溫度上染的聚酯紗線的K/S 圖

不同焙烘溫度上染的聚酯紗線的拉伸斷裂曲線如圖6所示,可見紗線的焙烘溫度會(huì)影響聚酯紗線的力學(xué)性能,但并不顯著,聚酯紗線的拉伸斷裂強(qiáng)力保持相對(duì)平穩(wěn)。

圖6 不同焙烘溫度上染的聚酯紗線的拉伸斷裂曲線

在其他工藝參數(shù)保持不變,分析不同焙烘溫度上染的聚酯紗線的照片圖、Lab值及相應(yīng)的K/S曲線可知:分散染料在高于120 ℃ 時(shí)上染的聚酯紗線變化趨勢(shì)與其他焙烘溫度不同,說明120 ℃與130～160 ℃焙烘溫度下的上染顏色具有顯著區(qū)別,其上染顏色紅色加深,呈現(xiàn)紫色,焙烘溫度為150和160 ℃時(shí),聚酯紗線的顏色偏紅;隨著焙烘溫度的上升,上染效果更為明顯,上染顏色也越深;焙烘溫度為120～160 ℃時(shí),對(duì)紗線的力學(xué)性能影響并不顯著。綜上所述,本研究較佳的焙烘溫度為160 ℃。

2.3 焙烘時(shí)間

選擇染液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%,焙烘溫度為130 ℃不變,改變焙烘時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)。圖7為不同焙烘時(shí)間下上染聚酯紗線的照片,可見隨著焙烘時(shí)間的增加,紗線的上染顏色逐漸加深,上染效果越好。

圖7 不同焙烘時(shí)間上染的聚酯紗線的照片

不同焙烘時(shí)間上染的聚酯紗線的Lab值如表3所示。由表3分析可知:隨著焙烘時(shí)間的增加,L逐漸減小,說明紗線上染亮度逐漸變暗,顏色逐漸加深;不同焙烘時(shí)間下,a<0,說明上染的聚酯紗線均偏綠色;b<0,說明樣品均偏藍(lán)。

表3 不同焙烘時(shí)間上染的聚酯紗線的Lab 值

由圖 8可知,在其他工藝參數(shù)均不改變的前提下,聚酯紗線的上染效果會(huì)隨著焙烘時(shí)間增加,K/S值的峰值逐漸增大,上染的聚酯紗線顏色越深,上染效果增強(qiáng)。

圖8 不同焙烘時(shí)間時(shí)上染的聚酯紗線的K/S圖

圖9 不同焙烘時(shí)間上染的聚酯紗線的拉伸斷裂曲線圖

可見,在其他工藝參數(shù)不變時(shí),根據(jù)聚酯紗線的照片圖、Lab值及相應(yīng)的K/S曲線可知,焙烘時(shí)間越長(zhǎng),上染的顏色越深,上染效果越好。綜上所述,本研究中較佳的焙烘時(shí)間為40 min。

在其他工藝參數(shù)不變時(shí),根據(jù)不同焙烘時(shí)間上染的聚酯紗線的照片圖、Lab值及相應(yīng)的K/S曲線分析可知:焙烘時(shí)間越長(zhǎng),上染的顏色越深,上染效果越好。焙烘時(shí)間會(huì)對(duì)上染紗線的力學(xué)性能造成一定的破壞,但紗線的拉伸斷裂強(qiáng)力只略微下降,對(duì)其的影響并不顯著。綜上所述,在焙烘時(shí)間工藝參數(shù)探究中,較佳的焙烘時(shí)間為 40 min。

3 結(jié)論

通過試驗(yàn)及測(cè)試,獲得的上染聚酯紗線較佳的工藝參數(shù)為:染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2.0%,焙烘溫度為160 ℃,焙烘時(shí)間為 40 min。在此工藝條件下上染的聚酯紗線的上染顏色較深,上染紗線的染色均勻性良好,力學(xué)性能也相對(duì)較好。但是由于試驗(yàn)時(shí)間有限,對(duì)聚酯紗線上染工藝的研究并未進(jìn)一步深入,只是簡(jiǎn)單地確定了一些參數(shù)范圍,有待后續(xù)進(jìn)一步討論與研究,以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)供液、節(jié)能減排和高質(zhì)量染色的目的。