科普丨影響染色小樣放大樣準(zhǔn)確性的因素分析與對(duì)策
染色小樣
放大樣準(zhǔn)確性
染色小樣放大樣缺乏準(zhǔn)確性,是染色界普遍存在的共同課題。因?yàn)樾臃糯髽臃麡勇实?,?shì)必要反復(fù)調(diào)整多次放樣。這不僅會(huì)造成能源浪費(fèi),排污增多,因機(jī)臺(tái)的占用產(chǎn)量降低,拖延交貨;還會(huì)造成坯布的過(guò)多消耗,返工復(fù)修率居高不下,影響客商的信譽(yù),更會(huì)影響企業(yè)的效益。 影響染色小樣放大樣準(zhǔn)確性的因素是多方面的,既有坯布問(wèn)題、半制品問(wèn)題,也有染色問(wèn)題和后整理問(wèn)題。 一、坯布問(wèn)題 1.1 紡織纖維染色性能的差異 無(wú)論是合成纖維(如錦綸、滌綸)、再生纖維(如粘膠、天絲),還是天然纖維(如棉、麻),品牌不同、規(guī)格不同、產(chǎn)地不同、批次不同,其染色性能都存在一定程度的差異。差異程度的大小順序?yàn)椋禾烊焕w維<再生纖維<合成纖維。合成纖維的染色性能差異最大。 1.1.1 錦綸纖維 錦綸在聚合、紡絲、熱處理等制造過(guò)程中,微小的條件差異,都會(huì)造成錦綸微結(jié)構(gòu)的不同。如單體聚合過(guò)程中,工藝條件的差異,會(huì)造成聚合物分子質(zhì)量的不同和氨基含量的不同。紡絲過(guò)程中,單絲之間的拉伸均勻度以及拉伸倍數(shù)差異,會(huì)造成錦綸取向度、結(jié)晶度等微結(jié)構(gòu)的差異。 初生絲的熱處理(如定型),工藝參數(shù)的差異,也會(huì)明顯地影響錦綸的取向度和結(jié)晶度。錦綸微結(jié)構(gòu)的差異,必然會(huì)因染色性能的不同(如吸色速率的快慢、吸色容量的大小等),導(dǎo)致得色深淺不同,從而顯現(xiàn)出“經(jīng)柳、緯檔”疵。 錦綸 6 和錦綸 66,雖說(shuō)都是聚酰胺纖維,二者的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似。 但由于錦綸 66 晶體中的酰胺基都能生成氫鍵,其氫鍵密度比錦綸 6 高得多。因此,大分子鍵的排列要緊密得多。加之錦綸 66 的氨基含量比錦綸 6 低 1 倍以上,所以二者吸色性能的差異十分明顯。如錦綸 66 的吸色速率比錦綸 6 要慢得多,錦綸 66 的吸色容量(染深性)比錦綸 6 要低得多。 1.1.2 滌綸纖維 滌綸在制造過(guò)程中,工藝因素的差異,也會(huì)造成滌綸成品微結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度不同,從而導(dǎo)致吸色性能的差異。據(jù)檢測(cè),國(guó)產(chǎn)滌綸因結(jié)晶度不同,可產(chǎn)生5% ~ 10% 的色差。進(jìn)口滌綸的質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定,結(jié)晶度的差異較小,可產(chǎn)生色差的幅度通常≤ 5%。而且,常用分散染料對(duì)滌綸結(jié)晶度差異所造成的染色色差,又缺乏有效的遮蓋。 1.1.3 再生纖維 再生纖維(如粘膠)也有類(lèi)似合成纖維的情況。即不同廠(chǎng)家、不同品牌、不同批次的粘膠纖維,其染色性能也有一定差異。原因也是加工制造過(guò)程中,工藝條件存在差異。 (1)在堿纖維素的“老化”過(guò)程中,“老化”條件的差異,會(huì)造成纖維素分子質(zhì)量的不同。同時(shí),還會(huì)使纖維素的分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的變形,使其帶有不同數(shù)量的羧基和醛基。 (2)在紡絲凝固成型的過(guò)程中,凝固浴(一般由硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅組成)、拉伸程度的不同,會(huì)影響纖維素分子的取向度,直接導(dǎo)致粘膠纖維“皮層”結(jié)構(gòu)厚薄不一。纖維微結(jié)構(gòu)的差異,必然引起染色性能的不同。 1.2 織物規(guī)格、顯色性能的差異 不同組織規(guī)格的織物,具有不同的顯色性。即不同規(guī)格的織物即使采用同一個(gè)工藝配方染色,其染色結(jié)果(深度、色光)也會(huì)產(chǎn)生明顯的差異。比如,針織物偏深;機(jī)織物偏淺;平紋織物偏暗;緞紋織物偏亮等。 由以上分析可知,坯布組成、纖維染色性能的差異與織物組織規(guī)格、顯色性能的差異會(huì)直接影響染色結(jié)果(深度、色光)。所以,務(wù)必注意 2 點(diǎn): (1)染小樣與放大樣所用的織物,必須是以同一廠(chǎng)家、同一批次、同一品牌、同一規(guī)格、同一產(chǎn)地的纖維(或絲)織成(即坯布的織造纖維必須相同),以免因纖維染色性能的差異,導(dǎo)致染色小樣放大樣失準(zhǔn); (2)決不能以不同規(guī)格的織物來(lái)替代打樣。不然,即使放樣前再用與大樣相同規(guī)格的織物復(fù)樣,也往往會(huì)因織物顯色效應(yīng)不同而達(dá)不到客商已確認(rèn)的小樣效果。 二、前處理問(wèn)題 生產(chǎn)實(shí)踐說(shuō)明,染色半制品質(zhì)量不同,其染色結(jié)果就不同。 2.1 毛效 毛效大小不同,會(huì)導(dǎo)致染料的吸色速率、擴(kuò)散速率以及勻染透染效果不同,最終造成得色深淺不同。 2.2 白度 染色半制品的白度,對(duì)染色鮮艷度的影響巨大,尤其是染淺淡或鮮亮的色澤(含白色)。 2.3 絲光程度 全棉織物或含棉交織(或混紡)織物,通常都要進(jìn)行絲光處理。原因是天然棉纖維的非結(jié)晶區(qū)只有 30% 左右。因此,具有吸色容量低的缺陷。絲光處理可以大幅度提高棉纖維的吸色能力,尤其是染深濃色澤,影響更大。 由表 1 可知, (1)絲光處理可以極大地提高棉纖維的吸色能力;(2)堿液質(zhì)量濃度不同,其絲光效果也不一樣。因此,絲光效果一旦存在差異,其染色就會(huì)產(chǎn)生顯著色差。 近年來(lái),許多印染企業(yè)采用堿氧一浴或酶氧一浴冷堆短流程前處理工藝,其練漂質(zhì)量通常是透徹度較差,毛效較低。再加上為了節(jié)能,采用低濃(220g/L 以下)堿液絲光。所以,其絲光效果往往較差,半絲光或表面絲光現(xiàn)象比較普遍。因此,半制品的染色重現(xiàn)性較低,影響很明顯。 2.4 磨毛程度 全棉紗卡類(lèi)織物或棉錦類(lèi)織物,往往要做染前磨毛處理。而磨毛程度不同會(huì)使得色深度與得色色光產(chǎn)生嚴(yán)重差異。布面絨毛越厚,得色越深,反之,得色越淺,而且色光也會(huì)產(chǎn)生變化。 2.5 縮水程度 棉錦類(lèi)織物在加工中,為了消除布面雜亂的皺印,提高磨毛的均勻度,有時(shí)要對(duì)染色半制品進(jìn)行“縮水”處理。試驗(yàn)表明,高溫(> 100 ℃)濕熱處理,對(duì)錦綸的吸色性能會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。這種影響通常有 2 個(gè)特點(diǎn)。 (1)對(duì)不同類(lèi)型的染料,影響大小不同。如對(duì)中性染料和酸性染料的吸色性影響較大,上染率降低較多;對(duì)分散染料的吸色性影響卻較小。 (2)預(yù)縮水的溫度不同,影響大小也不同。如縮水溫度在 105 ℃左右時(shí),對(duì)中性、酸性染料的吸色性能影響相對(duì)較大。而在 115 ℃左右時(shí)的影響則相對(duì)較小。 因此,當(dāng)采用分散、中性、酸性染料拼染染色時(shí),染前預(yù)縮水、不縮水或縮水程度不同都會(huì)使染色結(jié)果產(chǎn)生明顯差異(表 2)。 染色條件:中性黃 GL 0.174%(omf),中性黑BL 0.25%,分散紅玉 S-5BL 0.132%,硫酸銨 2 g/L,100 ℃保溫染色 30 min,水洗。 2.6 定型程度 滌棉類(lèi)織物或錦棉類(lèi)織物加工時(shí),為了消除練漂半制品的內(nèi)應(yīng)力,穩(wěn)定布面尺寸,保持布面平挺,染色前通常要經(jīng)過(guò)定型(或去皺)。檢測(cè)表明,染前干熱處理會(huì)使滌綸或錦綸的吸色性能發(fā)生顯著變化。原因是滌綸或錦綸經(jīng)高溫干熱處理,纖維大分子鏈段會(huì)發(fā)生重排,使微結(jié)構(gòu)中的結(jié)晶區(qū)更加完整,取向度和結(jié)晶度更好。 因而,在提高纖維熱穩(wěn)定性的同時(shí),會(huì)改變(降低)纖維的吸色性能。對(duì)錦綸來(lái)說(shuō),在空氣中高溫干熱處理,還會(huì)使大分子鏈上的部分氨基氧化,在泛黃、消彈的同時(shí),對(duì)錦綸吸色性能的影響更大(表 3、表 4)。 染色條件同表 2。 染色條件:染料 2%(omf),勻染劑 1.5 g/L,醋酸調(diào)節(jié) pH 至 4.5,130 ℃染色 30 min,凈洗。相對(duì)得色深度以Datacolor 測(cè)色儀檢測(cè)。未定型時(shí)相對(duì)得色深度為 100%。 2.7 氧漂處理 全棉或含棉機(jī)織物,染艷亮的色澤時(shí),為了提高染色半制品的白亮度,時(shí)常在染色前再做一次復(fù)氧漂處理。全棉或含棉針織物,由于紗線(xiàn)不上漿,通常在染色前采用煮漂一浴法前處理,水洗后再同機(jī)染色。值得注意的是,常用中溫型活性染料耐氧漂穩(wěn)定性差,氧漂后織物一旦出水不清,有雙氧水殘留,在染色過(guò)程中(主要在堿固色時(shí)),部分染料的活性基團(tuán)就會(huì)被破壞。 即使是與棉纖維已發(fā)生共價(jià)鍵結(jié)合的染料,也可能發(fā)生斷鍵脫落現(xiàn)象。因此,只要染液中有雙氧水帶入(即使?jié)舛群艿停?,也?huì)產(chǎn)生明顯的色淺(表 5)。 檢測(cè)條件:染料 1%(omf),六偏磷酸鈉 1.5 g/L,食鹽 40 g/L,雙氧水(100%)0 ~ 40 mg/L,純堿 20g/L。染色溫度65 ℃,吸色30 min,固色50 min,水洗,皂洗,水洗。以不含雙氧水的得色深度100%相對(duì)比,Datacolor SF 600x 測(cè)色儀檢測(cè)。無(wú)論染小樣還是放大樣,其半制品去氧一定要干凈。 實(shí)踐表明,除氧酶去氧效果最好,不僅除氧凈,省工時(shí),而且節(jié)約用水。以上分析說(shuō)明,染色前各處理工序(練漂、絲光、定型、縮水、磨毛)的處理?xiàng)l件不同,會(huì)導(dǎo)致染色半制品染色性能的差異。因此,染小樣與放大樣(含大生產(chǎn))所用的半制品,必須是同一個(gè)工藝、同一個(gè)批次生產(chǎn)的。因?yàn)榧幢闶枪に囅嗤尾煌陌胫破?,也往往?huì)因前處理工藝條件的差異,染色后產(chǎn)生色差。其中,對(duì)絲光程度的差異影響最大。 三、染色問(wèn)題 3.1 染料、助劑質(zhì)量的不穩(wěn)定性 到目前為止,國(guó)家對(duì)染料還沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。尤其是國(guó)產(chǎn)染料,基本上是各自為政。同一個(gè)染料,不同生產(chǎn)廠(chǎng)家的產(chǎn)品,甚至同一個(gè)生產(chǎn)廠(chǎng)家不同批次的產(chǎn)品,其力份、色光都不一樣,甚至差異較大。原因是一些染料生產(chǎn)廠(chǎng)家,工藝技術(shù)比較落后,生產(chǎn)管理比較薄弱,致使合成出來(lái)的染料顏色深淺、色光不穩(wěn)定,與出廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)相差較大。所以,在商品化處理過(guò)程中,只能靠外加染料大幅度“調(diào)色”(這類(lèi)似于染色中的“修色”),目的是使染料成品的強(qiáng)度、色光接近或達(dá)到出廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是,“調(diào)色”用的外加染料,國(guó)內(nèi)外有 2 點(diǎn)共識(shí): (1)調(diào)色用的外加染料,在染色性能方面與主體染料必須具有良好的配伍性,特別是上染的同步性、色牢度的一致性和深度的加合性等。然而,一些染料生產(chǎn)廠(chǎng)家,對(duì)調(diào)色用的外加染料缺乏嚴(yán)格的選擇,只顧“調(diào)色”,不顧性能的傾向比較嚴(yán)重; (2)調(diào)色用外加染料的數(shù)量,通常要求掌握在2%以?xún)?nèi)。因?yàn)?2% 的外加染料,對(duì)主體染料的染色性能影響較小。然而,有些染料企業(yè),調(diào)色所用的外加染料的數(shù)量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出2%的上限,甚至高達(dá)5%~10%。調(diào)色后的染料成品,實(shí)際上已經(jīng)從單一結(jié)構(gòu)的染料變成了“拼混染料”。而且,其拼混組分的性能又往往缺乏良好的染色配伍性。 正因?yàn)槿绱?,?duì)同一個(gè)染料而言,不僅不同生產(chǎn)廠(chǎng)家的產(chǎn)品存在著顏色深淺、色光的差異,就是同一個(gè)生產(chǎn)廠(chǎng)家不同批次的產(chǎn)品,其顏色深淺、色光也不完全一樣。一只單一染料染同樣的纖維,一旦工藝條件波動(dòng),不僅深淺會(huì)變化,色光也會(huì)變化。問(wèn)題的癥結(jié)就在這里。再加上有些染料企業(yè)烘干造粒技術(shù)落后,商品化水平不高,使得染料成品中的各種組分比例相差較大,在運(yùn)輸、貯藏、使用過(guò)程中,產(chǎn)生分層現(xiàn)象,導(dǎo)致同一染料包裝的上、中、下層力份強(qiáng)度甚至色光都存在差異。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的染色助劑,更沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)可言。許多助劑廠(chǎng)家的產(chǎn)品,其濃度甚至成分都帶有很大的隨意性。而且,不乏產(chǎn)品成分隨銷(xiāo)售成本的高低做調(diào)節(jié)的生產(chǎn)企業(yè)。因此,染色助劑批與批,乃至桶與桶之間都會(huì)存在質(zhì)量差異。 由于染料、助劑的質(zhì)量存在不穩(wěn)定性,所以,染色小樣放大樣前,必須進(jìn)行復(fù)樣。所謂復(fù)樣,就是在落單投產(chǎn)前,按客商確認(rèn)小樣的工藝配方,再進(jìn)行一次復(fù)樣,并作必要的修正。而后,以復(fù)樣的工藝配方為依據(jù),作投產(chǎn)前的放樣試產(chǎn)。要特別強(qiáng)調(diào)的是,未經(jīng)復(fù)樣確認(rèn)的工藝配方,決不能作放樣試產(chǎn)的依據(jù)。 主要原因有: (1)打客商確認(rèn)樣,都是事先進(jìn)行的。因此,只能利用當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)(或庫(kù)存)所用的染料、助劑、半制品布打樣。這與一周或數(shù)周后落單投產(chǎn)時(shí)所用的染料、助劑、半制品布必然存在差異,甚至是明顯的差異。這些差異,會(huì)直接導(dǎo)致小樣與大樣深度、色光不符,給放樣試產(chǎn)造成困難; (2)經(jīng)客商確認(rèn)的認(rèn)可樣,是一人所為,在工藝、配方、操作等方面,很難保證不存在缺失或錯(cuò)誤。如打樣工藝與規(guī)定不符、染料配伍組合不當(dāng)、助劑施加有誤、配方數(shù)據(jù)有誤、打樣操作欠妥等。因此,以未經(jīng)復(fù)樣 的確認(rèn)樣為依據(jù)放樣試產(chǎn),容易造成色澤或風(fēng)格與客商標(biāo)樣不符,甚至完全失敗。放樣試產(chǎn)前,以車(chē)間待產(chǎn)的半制品布和車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)所用的染料、助劑、專(zhuān)人負(fù)責(zé),對(duì)客商確認(rèn)小樣的工藝配方再進(jìn)行一次復(fù)樣把關(guān)。這不僅可以消除染料、助劑質(zhì)量差異給染色小樣放大樣準(zhǔn)確性帶來(lái)的負(fù)面影響,還可以有效克服染色半制品布染色性能差異對(duì)染色小樣放大樣準(zhǔn)確性產(chǎn)生的危害,從而可使染色小樣放大樣的一次成功率顯著提高。 3.2 染色溫度的不正確性 無(wú)論染小樣還是放大樣,染色溫度對(duì)染色結(jié)果的影響都很大。然而,在實(shí)際生產(chǎn)中,染色溫度的掌握看似準(zhǔn)確其實(shí)并不準(zhǔn)確。原因是生產(chǎn)或技術(shù)人員對(duì)測(cè)溫控溫的理解存在嚴(yán)重誤區(qū)。 許多人都把測(cè)溫儀表所顯示的溫度與工藝設(shè)定溫度之間的差異看做是“染色溫差”,因此,總是刻意追求測(cè)溫儀表的溫度與工藝設(shè)定溫度之間的相符性。一旦二者相近或相同,就認(rèn)為是“工藝溫度上車(chē)”。其實(shí)不然,這是因?yàn)?ldquo;工藝溫度”是指染液的溫度,而測(cè)溫儀表所顯示的溫度并不一定等于染液的溫度。 筆者曾對(duì)國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口多臺(tái)小樣染色機(jī)和大樣染色機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,結(jié)果是機(jī)臺(tái)電腦顯示溫度與染液實(shí)際溫度之間的測(cè)量誤差,在低溫段(20 ~ 100 ℃)為 1 ~ 1.5 ℃,在高溫段(100 ~ 130 ℃)為 3 ~ 6 ℃。 而且,小樣機(jī)與小樣機(jī)之間、大樣機(jī)與大樣機(jī)之間、小樣機(jī)與大樣機(jī)之間,都存在測(cè)溫誤差的正負(fù)性(即電腦顯示溫度,有的比染液實(shí)際溫度高,有的比染液實(shí)際溫度低)??梢灶A(yù)見(jiàn),在這種條件下染色,即使電腦顯示溫度與工藝設(shè)定溫度相符,也很難保證染色小樣放大樣的成功率。染色機(jī)的測(cè)溫誤差,產(chǎn)生于溫度傳感器與溫控電腦的測(cè)溫精度以及間接測(cè)溫誤差。 3.2.1 溫度傳感器的測(cè)溫誤差 染色機(jī)上用的溫度傳感器,通常為鉑電阻傳感器,其電阻隨溫度的變化并不完全呈線(xiàn)性。因此,在不同溫度時(shí)段其測(cè)溫精度也不一樣。市售溫度傳感器的測(cè)溫精度分 A、B、C 3 個(gè)等級(jí)。其中 A 級(jí)品精度最高,C 級(jí)品精度最低(也有無(wú)精度等級(jí)的溫度傳感器供應(yīng))。經(jīng)檢測(cè),現(xiàn)行的溫度傳感器,在 20 ~ 140 ℃的測(cè)溫誤差為0.5~2.5 ℃,等外品遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出這個(gè)范圍。 3.2.2 溫控電腦的測(cè)溫誤差 溫控電腦的測(cè)溫誤差產(chǎn)生于電腦的線(xiàn)性誤差和零點(diǎn)飄移誤差。 (1)線(xiàn)性誤差 我們?cè)鴮?duì)市場(chǎng)供應(yīng)的 8 臺(tái)電腦進(jìn)行溫度顯示試驗(yàn):將一只溫度傳感器的信號(hào)同時(shí)送給 8 臺(tái)電腦(在室溫水中,8 臺(tái)電腦調(diào)整為顯示同一溫度)。在被測(cè)水從室溫升至 140 ℃的過(guò)程中,8 臺(tái)電腦的顯示溫度隨著溫度的升高,相互間的差距越來(lái)越大。最終的溫度差距為 ?2.5 ℃,這說(shuō)明 8 臺(tái)電腦的線(xiàn)性是不同的。如果把這 8 臺(tái)電腦安裝在同一批染色機(jī)上并發(fā)給同一企業(yè)使用,則僅電腦的線(xiàn)性誤差就有 5 ℃之多。 (2)零點(diǎn)飄移誤差 零點(diǎn)飄移誤差來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面: a. 溫度零點(diǎn)飄移誤差 溫度零點(diǎn)飄移(溫度零點(diǎn)飄移的檢測(cè)方法:將染樣機(jī)的溫度傳感器放入室溫水中,水的溫度在短時(shí)間內(nèi)變化很小,用電吹風(fēng)吹電腦或溫控儀表的電子元件,倘若溫度顯示不變或變化很小,說(shuō)明抗溫度零點(diǎn)飄移的性能很好,否則就很差)是指電腦的溫度顯示值,在染液溫度不變的情況下,會(huì)隨電腦環(huán)境溫度的變化而改變。溫度零點(diǎn)飄移對(duì)染色機(jī)的測(cè)溫精度影響較大。如同一臺(tái)染色機(jī)采用相同的配方染色,春夏秋冬四季的染色效果就會(huì)不同。 b. 時(shí)間零點(diǎn)飄移誤差 時(shí)間零點(diǎn)飄移誤差是指電腦的溫度顯示值,在染液溫度不變的情況下,會(huì)隨著時(shí)間的變化而改變。這種飄移有的是漸進(jìn)的,有的是突發(fā)的,其飄移最大誤差有時(shí)高達(dá) 5 ℃之多。 (3)間接測(cè)量誤差 間接測(cè)量誤差對(duì)染色小樣機(jī)的測(cè)溫精度影響明顯。因此,對(duì)染色小樣的準(zhǔn)確性影響較大。 a. 甘油浴的測(cè)量誤差 甘油浴染樣及其加熱元件產(chǎn)生的熱量,是通過(guò)甘油的流動(dòng)來(lái)傳遞的。溫度傳感器伸在甘油中某一部位,檢測(cè)的既不是染杯的溫度,也不是加熱元件的溫度,而是甘油浴某一部位的溫度。該溫度比加熱元件的溫度低, 比染杯內(nèi)染液的溫度高。溫差的大小主要看甘油的流動(dòng)狀態(tài)。甘油稀?。ㄐ迈r甘油)流動(dòng)性好,溫差就低。老甘油(長(zhǎng)時(shí)間使用)粘度高,流動(dòng)性差,溫差就高。 b. 水浴鍋的測(cè)量誤差 以水作加熱介質(zhì),由于水的粘度低,流動(dòng)快,所以,其測(cè)量誤差比甘油浴要小很多(一般誤差小于1 ℃且變化也很小)。條件是必須有足夠多的供加熱的水。如果水浴液量太少(如水浴液面低于三角瓶?jī)?nèi)染液液面),間接測(cè)量誤差就會(huì)變大。從以上可知,無(wú)論是小樣染色機(jī)還是大樣染色機(jī),普遍存在測(cè)溫控溫誤差(只是誤差程度不同而已),只是測(cè)量誤差的正負(fù)走向不一致。所以,在實(shí)際染色中,染色溫度的不準(zhǔn)確性對(duì)染色小樣與染色大樣的正確性影響很大,對(duì)染色小樣放大樣的成功率影響更大。 生產(chǎn)實(shí)踐證明,行之有效的應(yīng)對(duì)措施有: (1)對(duì)所用的小樣染色機(jī)與大樣染色機(jī)的測(cè)溫控溫精度逐臺(tái)進(jìn)行檢測(cè),找出不同溫度段的測(cè)量誤差,并以此作為工藝溫度設(shè)定修正系數(shù)。如工藝溫度為 130 ℃,機(jī)臺(tái)的測(cè)量誤差為 -4 ℃(即染液的實(shí)際溫度比電腦的顯示溫度低 4 ℃),故測(cè)溫電腦的設(shè)定溫度為 134℃。這里的關(guān)鍵是檢測(cè)手段要精確可靠。其中主要是“留點(diǎn)溫度計(jì)”。 上海醫(yī)用儀表廠(chǎng)生產(chǎn)的玻璃水銀留點(diǎn)溫度計(jì),表長(zhǎng) 11 cm,測(cè)溫范圍為 100 ~ 140 ℃(類(lèi)似體溫表)。國(guó)產(chǎn)留點(diǎn)溫度計(jì)的測(cè)溫誤差偏大(大多為 2 ℃),使用前必須先用精確的溫度計(jì)來(lái)校驗(yàn)。上海醫(yī)用儀表廠(chǎng)生產(chǎn)的精確溫度計(jì)有 50 ~ 100 ℃、100~150 ℃兩種,長(zhǎng)50 cm,測(cè)溫精度可達(dá)?0.1 ℃。通過(guò)校驗(yàn),找出不同溫度段的測(cè)量誤差,使用時(shí)對(duì)其讀數(shù)做相應(yīng)修正。 (2)一定要選用測(cè)溫控溫精度高的染色機(jī)。目前,國(guó)產(chǎn)染色機(jī)上裝配的測(cè)溫控溫電子元器件多為外購(gòu)件,對(duì)其測(cè)溫控溫精度無(wú)力自控。加之出廠(chǎng)前對(duì)測(cè)溫誤差有意無(wú)意地不做檢測(cè)與修正。所以,不同廠(chǎng)家的染色機(jī)甚至相同廠(chǎng)家不同批次的染色機(jī),其測(cè)溫精度往往都不一樣。 3.3 染浴 pH 的不穩(wěn)定性 不管什么染料染什么纖維,都有一個(gè)最佳染色pH 的問(wèn)題。所謂“最佳染色 pH”是指得色量相對(duì)較高或最高而勻染性相對(duì)較好的染浴 pH 范圍。染浴 pH 正確與否,對(duì)染色結(jié)果(深度、色光)的影響,有時(shí)比染色溫度的影響還要大,這可從以下案例中得到佐證: (1)分散染料高溫(130 ℃)染滌綸 從表 6 可見(jiàn),染浴 pH 偏高(≥ 6),得色量會(huì)大幅度下降。原因是一些分散染料在高溫(130 ℃)染浴中耐水解穩(wěn)定性較差,部分染料水解產(chǎn)生了減色、變色。 工藝和配方:染料 1%(omf),高溫勻染劑 1.5g/L,浴比 1 ︰ 25,130 ℃保溫染色 30 min,凈洗。pH 以上海三信儀表廠(chǎng) B-2 型 pH 計(jì)檢測(cè)。相對(duì)深度以Datacolor 測(cè)色儀檢測(cè)(以 pH=4.06 的得色深度作100% 比較)。 (2)酸性染料沸染錦綸 從表 7 可知,染浴 pH > 6 后,得色深度顯著下降。僅從得色深度看,酸性染料染錦綸染浴的 pH 應(yīng)在 6 以下。但實(shí)踐表明,染浴 pH 過(guò)低,染料的上染速度過(guò)快,容易產(chǎn)生色花。所以,從勻染性、得色量、色牢度等方面考慮,酸性染料染錦綸染浴 pH 控制在5?0.5 比較合適。 工藝和配方:染料 1.25%(omf),六偏磷酸鈉1.5 g/L,錦綸勻染劑 1.5 g/L,浴比 1 ︰ 25,2 ℃ /min升溫,100 ℃保溫染色 30 min,凈洗。檢測(cè)以 pH=4.2的得色深度作 100% 比較。以 Datacolor SF 600X 測(cè)色儀檢測(cè)。 (3)中性染料沸染錦綸 由表 8 可知,(1)2 ︰ 1 型中性染料在 100 ℃染錦綸時(shí),染浴pH在5~8波動(dòng),其得色深度變化小。這表明 2 ︰ 1 型中性染料染錦綸最適合的染浴 pH 為5 ~ 8。但由于 pH 低,染料上色快,勻染性差。故染淺色時(shí),染浴 pH 以 7 ~ 8 為宜。染深色時(shí),染浴pH 以 6 ~ 6.5 為宜;(2)復(fù)合型中性染料(如杭州麗華特系列染料、青島尤麗特C型系列染料),與2︰1型中性染料有所不同,染浴 pH > 6 得色深度明顯下降。如染浴 pH=7.3 與 pH=5.1 相比,得色深度下降 5%左右??梢?jiàn),復(fù)合型中性染料(2 ︰ 1 型中性染料與帶活性基的酸性染料復(fù)合而成)染錦綸時(shí),染浴 pH應(yīng)比 2 ︰ 1 型中性染料低。 工藝和配方:染料2%(omf),六偏磷酸鈉1.5 g/L,錦綸勻染劑 951 2 g/L,升溫速率 2 ℃ /min,100 ℃染色 30 min,凈洗。染浴 pH 以醋酸、硫酸銨、純堿調(diào)節(jié)。檢測(cè)以杭州雷磁分析儀器廠(chǎng) pH 5-25 型酸度計(jì)與Datacolor SF 600X 測(cè)色儀檢測(cè)。 以上分析證明,染浴 pH 對(duì)染色結(jié)果(深度、色光)的影響顯著,因此,確保小樣染色與大樣染色時(shí)染浴 pH 的正確性、穩(wěn)定性與一致性,是提高染色小樣放大樣準(zhǔn)確率最有效的技術(shù)措施。在實(shí)際生產(chǎn)中,染浴 pH 的正確設(shè)定一般不會(huì)存在問(wèn)題。而值得關(guān)注的是,染浴 pH 通常存在著不穩(wěn)定性。即染色初期染浴 pH 正確或基本正確,隨著染色時(shí)間的推移,染浴 pH 會(huì)發(fā)生改變,甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出工藝設(shè)定的最佳染色 pH 范圍。 這是由于許多人并不明確染浴 pH 的基準(zhǔn)點(diǎn)在哪里,是指染色前染液的 pH,還是指染色后殘液的 pH,而這二者的 pH 有明顯差異。原因是外界會(huì)帶入酸堿性物質(zhì)(主要是堿性物質(zhì)),在染色過(guò)程中會(huì)使染浴 pH 發(fā)生改變。如(1)染色用水并不一定呈中性。許多地區(qū)的自來(lái)水、深井水、江河水為 堿性水。在受熱前 pH 接近中性,而經(jīng)加熱處理、冷卻后則變?yōu)閴A性。以常州新北區(qū)自來(lái)水為例,未經(jīng)熱處理的冷水 pH=7.52,130 ℃處理 20 min 的冷卻水pH=8.24;(2)待染半制品(尤其是含棉、粘、麻的產(chǎn)品)通常帶堿。如全棉線(xiàn)絹,絲光后經(jīng)酸醋中和,落布 pH 為 7 左右(以萬(wàn)能指示劑滴檢為草綠色)。取布 2 g 剪碎,置于 100 mL 蒸餾水中,在攪拌下沸水浸泡 20 min,冷卻至室溫,以杭州雷磁分析儀器廠(chǎng)pH S-25 型數(shù)顯酸度計(jì)檢測(cè)pH=8.86。這是因?yàn)?/span>在練漂前處理過(guò)程中,纖維素纖維會(huì)形成堿纖維素,在一般條件下水洗,纖維內(nèi)部的堿是難以去除的。 實(shí)踐證明,外界帶入的這些酸堿性物質(zhì),特別是堿性物質(zhì),在染液的 pH 緩沖能力較差時(shí),足以使染液的 pH 突破工藝設(shè)定的安全范圍,給染色結(jié)果造成明顯甚至是嚴(yán)重影響。欲使染浴 pH 自始至終保持穩(wěn)定,消除外界帶入染浴的酸堿性物質(zhì)對(duì)染浴 pH 的影響,其有效的舉措有以下兩種: (1)提高染浴對(duì) pH 的緩沖能力。 常用的 pH 調(diào)節(jié)劑,對(duì)酸堿的 pH 緩沖能力并不盡如人意。如硫酸銨(或醋酸銨),2~3 g/L 的溶液 pH=6.5 左右。雖然可以用于 2 ∶ 1 型中性染料染錦綸(作為釋酸劑),但對(duì)酸堿幾乎沒(méi)有 pH 緩沖能力;醋酸對(duì)堿有一定的pH 緩沖能力,但由于實(shí)際用量很少(如 98% 冰醋酸0.13 mL/L pH=4.5),對(duì)堿的實(shí)際緩沖能力和緩沖范圍并不大。所以,有時(shí)難以抵御外界帶入染浴的酸堿性物質(zhì)對(duì)染浴 pH 的影響(注:提高醋酸濃度,可增大對(duì)堿的pH緩沖能力和緩沖范圍,但染浴pH過(guò)低,會(huì)影響染色效果)。 實(shí)踐證明,pH 緩沖體系可以大幅度提高染料對(duì)pH 的緩沖能力。常用 pH 緩沖體系的配伍組合通常有二種,即醋酸 - 醋酸鈉和染色酸 - 醋酸鈉。由于構(gòu)成緩沖體系的組分比例不同,染液的 pH就不同;緩沖體系的組分濃度不同,對(duì)酸堿的緩沖能力就不同。所以,實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)染色工藝對(duì) pH的要求來(lái)確定緩沖體系的組分比例,根據(jù)染色工藝對(duì)緩沖范圍與緩沖能力的要求來(lái)確定緩沖體系中各組分的濃度(表 9)。 配液自來(lái)水 pH=7.1,染色酸 RS 為蘇州聯(lián)勝化學(xué)公司產(chǎn)品,醋酸鈉指 CH 3 COONa?3H 2 O。其酸度比98% 醋酸稍弱,不含無(wú)機(jī)酸(H 2 SO 4 、HCl)。在高溫條件下,不會(huì)損傷纖維。氣味比醋酸小,但揮發(fā)性相似。用于分散染料高溫(130 ℃)染滌綸,色光、艷度略好于醋酸,得色較醋酸略深 1% ~ 6%,對(duì)分散染料的分散穩(wěn)定性也無(wú)不良影響。 (2)以染后殘液的 pH 作為染色 pH 的基準(zhǔn)點(diǎn),由于染色過(guò)程中染液的 pH 會(huì)發(fā)生波動(dòng),所以染色初始調(diào)節(jié)的pH并不等于染色過(guò)程中實(shí)際的pH。經(jīng)檢測(cè),只有染后殘液的 pH 穩(wěn)定在工藝設(shè)定的范圍以?xún)?nèi),才能說(shuō)明染色過(guò)程中的 pH 符合工藝要求。因此,應(yīng)該把染后殘液的 pH 作為染色 pH 的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),并以此確定 pH 緩沖劑的實(shí)用濃度。 3.4 施加助劑的隨意性 生產(chǎn)實(shí)踐表明,染色助劑正確添加,可以使染色結(jié)果(深度、勻度或牢度、色光)產(chǎn)生良好效果。而染色助劑隨意添加,卻可以給染色結(jié)果造成不良影響,從而給染色小樣放大樣的準(zhǔn)確性帶來(lái)危害。 案例一: 滌綸染色要施加滌綸勻染劑(又稱(chēng)高溫勻染劑)。滌綸勻染劑的加入,在提高分散染料的高溫分散穩(wěn)定性與移染勻染性的同時(shí),也會(huì)因?qū)θ玖?/span>具有不同程度的增溶、分散以及移染作用而影響染色結(jié)果(表 10)。 配方:染料 1.5%(omf),80% 醋酸 0.3 mL/L; 工藝:浴比 1 ∶ 30,升溫速率 2 ℃ /min,130 ℃染 色 30 min,凈洗;檢測(cè):Datacolor SF 600X 測(cè)色儀 檢測(cè)。 案例二: 中性染料在水中以陰離子鈉鹽的形式 存在,故對(duì)硬水敏感,必須施加軟水劑染色,但軟水 劑的隨意添加會(huì)引起染色結(jié)果的波動(dòng)(表 11)。 配方:染料 1%(omf),錦綸勻染色劑 9511.5 g/L,硫酸銨 2 g/L(2 ∶ 1型),醋酸 0.5 mL/L(復(fù)合型);工藝:浴比 1 ∶ 25,升溫速率 2 ℃ /min,100 ℃染色 30 min,水洗;檢測(cè):以深井水染色的 得色深度作 100% 相比較,Datacolor SF 600X 測(cè)色儀檢測(cè)。 案例三: 中性染料或酸性染料染錦綸,需添加錦綸勻染劑。錦綸勻染劑在通過(guò)自身的助溶、增溶與緩染、移染作用有效提高錦綸勻染效果的同時(shí),對(duì)染色結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生一定的影響(表 12、表 13)。 配方:染料 1%(omf),錦綸勻染色劑1.5 g/L,硫酸銨 2 g/L(2 ∶ 1 型),醋酸 0.5 mL/L(復(fù)合型);工藝:浴比 1 ∶ 25,升溫速率 2 ℃ /min,100 ℃染色 30 min,水洗;檢測(cè):以深井水染色的得色深度作 100% 相比較,Datacolor SF 600X 測(cè)色儀檢測(cè)。 配方:染料 1%(omf),六偏磷酸鈉 1.5 g/L,硫酸銨2 g/L(2∶1),醋酸0.5 mL/L(復(fù)合型);工藝:升溫速率 2 ℃ /min,100 ℃染 30 min,浴比 1 ∶ 25;檢測(cè):Datacolor SF 600X 測(cè)色儀檢測(cè)。 案例四: 活性染料溶解度較大,親和力較低,故必須施加促染劑(電解質(zhì))染色。而促染劑濃度的高低,會(huì)直接影響活性染料的染色結(jié)果(表 14、表 15)。 配方:染料 1.25%(omf),六偏磷酸鈉 1.5 g/L,電解質(zhì) 40 g/L,純堿 20 g/L;工藝:浴比 1 ∶ 30,65℃吸色 40 min,固色 50 min,皂洗,水洗。 配方:染料 2%(omf),六偏磷酸鈉 1.5 g/L,純堿20 g/L;工藝:浴比 1 ︰ 30,65 ℃吸色 30 min,固色 40min,95 ℃以上皂煮二次;以食鹽 50 g/L 的得色深度作100%相比較;檢測(cè):Datacolor SF 600X檢測(cè)。 案例五: 錦綸需在弱酸性條件下染色,故必須施加 pH 調(diào)節(jié)劑(酸劑、釋酸劑、緩沖劑),以調(diào)控染浴的 pH。然而,染浴 pH 一旦產(chǎn)生差異,就會(huì)直接影響染色結(jié)果。 以上案例表明,染色時(shí),染色助劑(軟水劑、勻染劑、促染劑、pH 調(diào)節(jié)劑等)的差異(施加與不施加、施加量、施加品等),對(duì)染色結(jié)果會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。 然而,在實(shí)際生產(chǎn)中,對(duì)染色助劑的施加,普遍存在不嚴(yán)肅性,隨意性很大。如(1)染小樣與放大樣施加的助劑品種不統(tǒng)一;(2)施加助劑不稱(chēng)重,擋車(chē)工跟著感覺(jué)走,自行添加;(3)助劑的施加量按纖維質(zhì)量計(jì)(%,omf),而不按染液液量計(jì) (g/L)( 即助劑施加量與染液液量脫鉤 )。這勢(shì)必會(huì)造成染小樣與放大樣助劑濃度相差懸殊(染小樣浴比大,放大樣浴比?。?/span> 如當(dāng)染色助劑按纖維質(zhì)量計(jì)(%,omf)時(shí),小樣浴比為 1 ∶ 25,卷染機(jī)按浴比 1 ∶ 2.5 放大樣時(shí),染液中助劑的濃度就相當(dāng)于染小樣的 10 倍;氣流機(jī)按浴比 1 ∶ 5 放大樣時(shí),染液中助劑的濃度就相當(dāng)于染小樣的 5 倍;噴染機(jī)按浴比 1 ∶ 12.5 放大樣時(shí),染液中助劑的濃度就相當(dāng)于染小樣的 2 倍。顯然,這對(duì)染色小樣放大樣的準(zhǔn)確性將產(chǎn)生重大影響。針對(duì)染色助劑對(duì)染色小樣放大樣正確性所產(chǎn)生的影響,最有效的舉措有:(1)染小樣與放大樣時(shí)所施加的染色助劑品種一定要統(tǒng)一;(2)染色助劑一定要按染液的實(shí)際體積準(zhǔn)確計(jì)量(g/L),一定要確保染液中助劑的濃度相同。 3.5 染色時(shí)間的差異 無(wú)論何種染料染何種纖維,都有一個(gè)吸附、擴(kuò)散、固著的過(guò)程。而且,只有在吸附均勻、擴(kuò)散透徹、固著充分的條件下,才能獲得良好的染色效果。因此,染色時(shí)間必須要充裕。可是,在實(shí)際生產(chǎn)中,卻普遍存在染 色時(shí)間不足的問(wèn)題,尤其是仿色打樣問(wèn)題最為突出。以中溫型活性染料染棉為例:活性染料染色,分吸色與固色 2 個(gè)階段。吸色時(shí)間不足,只會(huì)因移染不充分,以及一次吸色量較低使加堿固色初期染料的“凝聚”與“驟染”現(xiàn)象加重,影響勻染效果;對(duì)最終的得色深度有影響,但影響不大。固色時(shí)間不足,卻會(huì)因染料 - 纖維間的鍵合反應(yīng)不充分而顯著影響染色結(jié)果(深度、色光、牢度)。 而現(xiàn)實(shí)情況是,中溫型活性染料染小樣,許多生產(chǎn)廠(chǎng)家是在 60 ℃吸色 30 ~ 40min、固色 30 ~ 40min 的條件下進(jìn)行的。經(jīng)檢測(cè),這樣的打樣條件根本達(dá)不到真正的上染平衡(注:只有達(dá)到染色平衡才能產(chǎn)生良好的重現(xiàn)性),特別是反應(yīng)性較弱的染料或者染較深色澤(表 16)。 染色配方: 染料 0.5%、3%(omf),六偏磷酸鈉 1.5 g/L,食鹽 30 g/L(淺)、50 g/L(深),純 堿 15 g/L( 淺)、20 g/L( 深); 工 藝: 浴 比1 ︰ 30,吸色 30 min,固色 30 ~ 90 min,95 ℃皂洗 5min。 表 16 檢測(cè)數(shù)據(jù)表明: 在 60 ℃條件下,真正達(dá)到染色平衡所需的固色時(shí)間較長(zhǎng)。染淺色 [0.5%(omf)]需 60 min 左右,染深色 [3%(omf)] 需 80 min 左右。這是因?yàn)槌S弥袦匦突钚匀玖洗蠖酁楫愲p活性基染料,其中一氯均三嗪活性基反應(yīng)性較弱,對(duì)固色時(shí)間的要求較高;乙烯砜活性基的反應(yīng)性較強(qiáng),故乙烯砜型染料對(duì)固色時(shí)間的要求相對(duì)較低。 顯然,按現(xiàn)行的打樣時(shí)間染色,不僅得色深度要淺約 5% ~ 10%,而且,還會(huì)由于上色未能達(dá)到平衡,一旦染色條件(溫度、時(shí)間、pH、電解質(zhì)等)波動(dòng),很容易因上染量不同而導(dǎo)致重現(xiàn)性低,準(zhǔn)確性不好。未能達(dá)到染色平衡的染色小樣放大樣(大樣固色時(shí)間較長(zhǎng)),其放樣準(zhǔn)確性必然較差。欲縮短染色時(shí)間,提高打樣效率,最有效的措施是適當(dāng)升高染色溫度。試驗(yàn)證明,升高染色溫度不僅可以有效增進(jìn)染料的移染作用與擴(kuò)散作用,提高勻染效果,而且可以顯著提高染料-纖維間的反應(yīng)能力,有效縮短染色時(shí)間(表 17、表 18)。 從表 17、18 看出,適當(dāng)提高染色溫度,因上色速率加快,達(dá)到染色平衡所需的時(shí)間明顯縮短。與60 ℃染色相比,65 ℃染固色時(shí)間縮短 10 min,70 ℃染色固色時(shí)間可縮短 20 min。其得色深度與 60 ℃染 色相比,與異雙活性基的染料基本相當(dāng)。乙烯砜型染料(如活性黑 KN-B)染色溫度提高到 65 ℃,其得色深度與 60 ℃染色相當(dāng);染色溫度提高到 70 ℃,其得色深度則比 60 ℃染色下降 5% ~ 10%。 顯然,這是由于乙烯砜基的耐堿穩(wěn)定性差,染色溫度提高水解量增加造成的。可見(jiàn),中溫型活性染料染小樣,染色溫度提高到 65 ℃是可行的。具體打樣條件為:異雙活性基染料,染淺色,65 ℃吸色 30 min,固色50 min;染深色,65 ℃吸色 30 min,固色 70 min。乙烯砜型染料,染淺色,65 ℃吸色 30 min,固色 40min;染深色 65 ℃吸色 30 min,固色 60 min。先決條件:必須以溫和的純堿作堿劑。若用堿性較強(qiáng)的代用堿或復(fù)合堿作堿劑,則會(huì)因染浴 pH 過(guò)高(pH>12),染料水解較多造成色淺。 4 結(jié)語(yǔ) 提高小樣放大樣準(zhǔn)確性的有效舉措有五點(diǎn): (1) 打小樣與放大樣所用的坯布要同廠(chǎng)家同批次。 (2) 半制品的染前處理要同工藝同質(zhì)量。 (3) 染色溫度和染色pH值要正確、一致。 (4) 無(wú)論小樣還是大樣染色時(shí)間要充裕。 (5) 放樣前要用車(chē)間待用的染料、助劑重新復(fù)樣。 經(jīng)實(shí)踐,落實(shí)以上五點(diǎn)對(duì)提高小樣放大樣的符樣率效果顯著