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提高还原染料轧染色光稳定性的几个要素
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,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,对同一个染料而言,不仅不同生产厂家的产品存在着深浅、色光的差异,就是同一个生产厂家不同批次的产品,其深浅、色光也不完全一样。一只单一染料,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。
因此对进厂的染料,必须强化检测手段。
(1)对进厂的染料,不能够抽检,必须100%检测。
(2)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。
(3)不仅要检测染料力份,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,这是众所周知的,然而时至今日,仍有老话重提的必要。其原因有二:
(1)近年来,许多印染企业在棉织物的前处理中,都采用了碱氧或酶氧一浴冷堆、(短蒸)、水洗工艺。该短流程工艺,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)不少印染企业,为了节水节汽节约成本,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(由于碱浓高,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:
丝光碱液浓度与棉纤丝光效果(吸色能力)的关系
相对得色深度%
染料
丝光碱液浓度(100%. g/l)
0
160
190
220
250
280
还原黄G 40g/l
100
138.08
149.42
157.51
165.25
166.21
还原红F3B 40g/l
100
168.67
172.49
179.76
182.31
183.79
还原兰RSN 40g/l
100
125.19
147.23
158.01
165.78
168.06
应对措施:
(1)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。
(2)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,存在着三大缺陷:
第一,不同结构的染料,其还原的难易程度,相差甚远;
第二,不同结构的染料,其氧化的难易程度,相差甚疏;
第三,不同结构的染料,其皂洗的色变性能,相差很大。
这三大缺陷,在连续轧染中的表现尤为突出,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,要高得多。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,但是必须注意,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)。
比如还原兰RSN,过还原后其色光会严重变萎变暗,红亮的兰光甚至可以完全消失。
还原兰BC过还原(脱卤)后,会由兰光漂兰变为红光宝蓝(实际变成兰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,一定要注意二点:
(1)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。
(2)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。
常用还原染料皂洗前后色光的变化
染料名称
皂洗前后色光变化
染料名称
皂洗前后色光变化
橄榄绿B
黄棕光消失,明显发蓝光
灰BG
明显转红光,有浅色效应
深蓝BO
蓝光消褪,变红莲色光
蓝RSN
蓝青光消褪,变红光亮蓝
深蓝VB
蓝灰光消失,变红光暗蓝
灰BM
红光消褪,转青灰光
黄G
红光加重,较艳亮
桃红R
显著转黄光
艳紫2R
转红光
蓝GCDN
显著转红光
漂蓝BC
红光加重
艳绿FFB
蓝光加重
卡其2G
显著转绿
棕G
转灰绿光
棕GG
转灰绿光
棕RRD
’ 显著变红
棕BR
黄光加重
棕R
变艳亮
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。
常用还原染料所需皂洗时间
染料名称
基本发色100℃
皂洗时间/min
充分发色
100℃皂洗 时间/min
80℃皂洗 时间/min
橄榄绿B
2
8
25
灰BG
1
3
15
深蓝BO
6
8
15
蓝RSN
2
6
10
深蓝VB
4
8
20
灰BM
3
7
15
黄G
1
3
10
桃红R
5
20
40
艳紫2R
1
6
20
蓝GCDN
1
4
15
漂蓝BC
1
3
10
艳绿FFB
1
2
10
卡其2G
2
7
20
棕G
4
15
30
棕GG
4
15
30
棕RRD
5
10
20
棕BR
0.5
1
5
棕R
1
3
10
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,①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;②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。
(1)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。
(2)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。
(3)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。
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