印染技术
1 前言
由于黑色既可以彰显庄重和典雅，也可以表现神秘和华贵，所以，黑色是永远的流行色，黑色涤纶织物在服装面料中也占有重要比例。在伊斯兰国家和地区，女性大多穿黑色长袍。该地区的人们普遍认为，谁穿的黑色越黑，谁家就越富有。由于该地区人口众多，所以，市场对全涤黑布的需求量很大。确定目标市场以后，如何以较小的投入尽可能地满足客户的需求，自然成为印染工作者的责任。
本文以上述地区需求量相对较大的75D全涤FDY雪纺为例，来讨论相关的工艺问题。织物具体规格：经纱和纬纱为75D/72f的FDY,捻度为22捻/cm。上机门幅189cm,上机经密35根/cm,纬密22根/cm。成品克重98g/m2,成品门幅146cm。
2 关于黑度的讨论
提高全涤特黑织物的黑度，可以从染色和后整理两个方面入手。
2.1 染色
染料的选择和染色工艺的制定，是保证特黑织物黑度的基础。染料的选择，不仅要考虑全涤特黑成品的色光和深度，还要考虑环保性和牢度。
2.1.1染料的选择与染色配方的确定
表1中列出了10种常用分散黑染料的基本组成[1]。表1中最后三种染料组成成分中因含有禁用染料分散黄RGFL，目前已经不再使用。
表1：常用分散黑的基本组成
序号
名称
染料组成
混合比例
1
黑S—2BL
深蓝HGL，黄棕S—2RFL，大红S—3GFL
2:1:1
2
黑S—3BL
深蓝HGL，大红S—3GFL，红S—5BL
3
黑S—H3B
深蓝HGL，黄棕S—2RFL，红S—5BL，
2:1:1
4
黑S—2B
深蓝S—2G，红玉GFL ，红S—RFL，橙SE—RFL
5
黑2B—SF
深蓝S—2G，橙R—SF，橙S—3RFL，红2BL—S
6
黑SE—4B
藏青5G，藏青5R，橙S—2RL
7
黑S—BL
深蓝HGL，橙HFRL
13:7
8
黑E—GR
蓝2BLN，黄RGFL，红3B
9
黑3L
蓝2BLN，黄RGFL，红3B
46:31:23
10
黑4L
蓝2BLN，黄RGFL，红3B
48:28:24
作为明度值最低的黑色纺织品，其表面深度可以用库贝尔卡-蒙克（KUBELKA-MUNK）方程式表示为：
K/S = （1 - R）2/2R
式中：R —— 织物表面反射率；
K —— 不透明体的吸收系数；
S —— 不透明体的散射系数[2]。
用K/S值表示织物表面深度，是十分常用的方法。作为黑色织物，用表面深度值K/S同样可以表示其黑度。人们习惯性的认为发青光的黑色才是纯正的黑色，发红光或绿光的黑色往往显得黑度不够。由于表1中黑3L和黑4L的混合比例不同，它们的所发出的色光就有所不同。两者相比，前者发绿光，后者发青光。通过目测，大多数人都会觉得后者染出来的织物显得更黑。
既可以通过增加染料浓度的方法来提高织物的黑度，也可以通过选用不同结构的染料组成多组分染料，利用染色加和性产生的增深效应来提高织物的表面深度（黑度）[3]，如表1中的黑S—2B和黑2B—SF。还可以利用杂环染料发色强度高、能吸收较长光波的特性来提高染料的强度，以此来提高织物的黑度[4]。
由于用表1中第4、第5和第6种染料染得的成品熨烫以后变色明显，第7种染料染得的成品色光和深度明显低于前三种染料，所以本文将前三种染料作为讨论的重点。
褪去伊朗客户来样的表面增深剂以后发现，其染色后的成品色光明显偏青光，而用表1中排在前三位的染料染得的成品色光明显的偏红光。通过大量的对比实验，参照这三种染料的组成，最后确定的染色配方是：
100%粉状分散深蓝HGL 7.2 % (o. w. f)
100%粉状分散橙S—4RL 2.5 % (o. w. f)
100%粉状分散红玉S—2GFL 0.3 % (o. w. f)
用此配方染得的织物，黑度和色光十分接近客户来样。实际上选用这三种染料作为主要染料，还有牢度方面的考虑，在后面会详细讨论关于牢度的问题。
表2中给出了用最后确定的染色配方和用10%（o. w. f）的分散黑S—2BL染得成品的K/S值比较。
表2 分散黑S—2BL和最后确定的染色配方在不同波长下的K/S值
波长
10%（o. w. f）的分散黑S—2BL
K/S平均值
最后确定的染色配方
K/S平均值
410-450nm
22.89
20.05
20.35
21.93
22.32
21.51
34.23
33.45
33.45
34.07
34.23
33.89
460-500nm
29.05
29.95
29.44
29.97
29.21
29.52
34.06
34.89
34.15
34.95
34.30
34.47
510-550nm
29.91
29.18
29.03
29.17
29.76
29.41
34.70
34.60
34.68
34.38
34.06
34.48
560-600nm
29.18
29.46
29.82
29.42
29.12
29.40
34.17
35.30
34.95
34.53
33.64
35.52
610-650nm
28.29
28.20
28.87
28.32
27.81
28.29
33.12
32.81
32.97
32.75
32.02
32.73
660-700nm
27.73
27.02
26.54
23.15
16.81
24.25
32.04
31.78
30.38
26.15
19.71
27.99
从表2中可以看出，相同浓度下，最后确定的染色配方染得的成品，其黑度高于分散黑S—2BL。
实际上，笔者曾经用300%力份的粉状分散黑EX—SF作了大量的实验。用这种染料染色，若后处理之后的水洗与酸洗不净，就会出现定型以后偏红光的现象。笔者估计在300%力份的粉状分散黑EX—SF染料中可能含有少量的分散黄RGFL。这可能与染料生产厂家选用不同结构的染料组成多组分染料，利用染色加和性产生的增深效应来提高织物表面黑度的想法有关。
笔者也曾试图通过增加染色配方种染料的浓度来提高织物的黑度，最多的时候100%的粉状深蓝HGL增加到8.4%(o. w. f），100%粉状分散橙S—4RL 增加到4.2 % (o. w. f)，100%粉状分散红玉S—2GFL减少到0.15 % (o. w.f)，但是检测此配方染出的大货的表面深度值以后发现，K/S值没有明显的增加。用力份为80%的浆状分散深蓝HGL代替100%粉状分散深蓝HGL，或者用高力份的粉状深蓝代替100%的粉状深蓝HGL来染大货，染料成本没有明显下降。在用一些杂环染料拼混以后染黑色时，虽有较好的黑度，但是由于熨烫牢度不够理想而没有选择。
2.1.2 染色工艺的确定
如前所述，织物的经纱和纬纱为75D/72f的FDY,捻度为22捻/cm。每厘米22个捻度的全涤坯布必须通过碱减量来改善手感。众所周知，在织物设计过程中一般采用增加经纬密来提高织物单位面积的重量，以此提高涤纶织物的悬垂性。同时也可以通过增加经纱和纬纱的捻度来增加织物的硬挺度和刚性。但是，为了体现织物成品的飘逸性并产生“糯”性手感，又不得不通过碱减量的方式使纱线“剥皮”，以此来降低纱线强度和刚性，增加纱线之间相互滑动的空间。经过碱减量以后存留下来的强度和刚性可以体现涤纶织物“柔中带刚”的身骨；增加了滑动空间的纱线由于强度和刚性的下降，就会使得涤纶织物整体上呈现出既有一定的悬垂性，又有较好的飘逸性，还有不错的回弹性。这样的手感就是涤纶织物碱减量所要追求的手感。
涤纶织物的碱减量工艺决定了具有如下特点的染色工艺流程：
备布—平幅精练—染缸内预缩—脱水—松式烘干—预定—碱减量—缸内出水—酸洗—进料—染色—后处理—水洗—酸洗—脱水—回缸清洗—脱水—松式烘干------
主要工序的操作注意事项见表3。
表3 主要工序的操作要点
工序
工序
操作注意事项
1
备布
接头平齐，避免纬斜。每缸布重量不超过320kg。坯布过长，不利于织物的缸内循环。坯布数量为双数，两管内的米数尽量均匀。
2
平幅
精练
精练槽内可以不加入任何精练剂。精练槽内水温不宜超过40℃，以免织物在湿热状态下收缩不均匀而产生皱痕。螺旋扩幅辊表面要光洁，以免刮伤织物。螺旋扩幅辊的转速不宜过快，以免在织物表面留下明显划痕。坯布运行速度在30~40m/min之间。
3
缸内
预缩
120℃×30min。固定染缸做预缩缸，避免经预缩使得缸内染料剥落后上染织物而影响织物的成品色光。注意升降温速度，特别是降温速度必须缓和。严禁60℃以上将冷水打入缸内，使织物表面出现皱痕。加入的助剂应该比涤纶织物常规前处理的助剂稍少。
4
松式
烘干
导带式松式烘干机可以最大限度地降低对织物的经向拉伸，保持织物的蓬松度和回弹性，从而保持织物良好的手感。同时也可以最大限度的减少滚筒烘干给织物表面带来的极光印和折痕。烘箱内的温度不要超过预缩的温度，烘干速度以布面干燥为宜。
5
预定
温度160℃，车速50~60m/min，落布门幅143~144cm，超喂+8%。也可以根据布面平整程度适当调整落布门幅和超喂。
6
碱减量
为了减少手感缸差，可以考虑用连续减量机对织物进行碱减量。为了控制减量缸差，应该注意每缸布都应留下减量以后的手感样。同时也可以考虑减量过程中适当添加碱减量促进剂抗静电剂SN。减量以后的水洗必须彻底。碱减量后若水洗不净，残留在织物表面的涤纶碎屑、聚酯齐聚物和抗静电剂不仅会影响染色质量，还会影响最后的成品色牢度。
7
染色
140℃保温60min。更换小号喷头，调节喷头压力，使缸内织物运转速度适当增加，以适应轻薄织物的顺畅循环。升降温速度以及进冷水的温度参照缸内预缩的要求。染液水位高度的固定决定了染色浴比的稳定性。染色过程中不再添加匀染剂。
8
后处理
降温至60℃以下，水洗一次之后再作后处理。
9
脱水
脱水时间设定不宜过长，以免布面出现死皱。脱水工序可以检查布面温度是否过高。温度过高，哪怕脱水时间不长也会出现布面死皱。
10
回缸
清洗
经过后处理以后的水洗酸洗，织物在脱水时，脱水机排水口中仍有大量泡沫。经回缸清洗之后再脱水，脱水机排出的水十分清澈。
保险粉的用量是衡量一个印染厂后处理工序在染色工艺中是否被重视的有力佐证。工艺是技术法规，任何违反技术法规的行为都将对产品质量造成极大的危害。染色阶段的升降温速度可以由计算机中心控制室监控，水洗或酸洗却很难监控。要让每一个操作者懂得遵守工艺纪律的重要性。织物表面的PH值与染缸内液体的PH值是有差别的。一般情况下，织物表面的PH值总是略高于染缸内液体的PH值。水洗和酸洗的充分性是保证织物表面PH值接近中性的最有效的办法。
江苏无锡和靖江生产的高温高压染缸，在十年前就完全可以承受140℃的染色工艺温度。这对于提高分散染料的上染率至关重要。虽然预定型会降低涤纶织物的染料上染百分率[5],但是预缩、预定型和140℃染色对于提高织物染色牢度所带来的积极影响远比预定所带来的消极影响大得多。
2.2 后整理
通过后整理增加黑色织物的黑度是常用的方法。纤维表面对可见光的折射率越小，其反射率也越小。例如，当织物表面被水润湿时，由于水的低折射率（1.33），使得润湿处的色泽比未润湿处的色泽深出很多。所以，当纤维表面覆盖一层低折射率物质后，光线的反射率就降低。反过来说，织物的颜色就变深[2]。
2.2.1 增深剂的复配
选择特黑增深整理剂时，既要考虑整理剂的离子类型，还要考虑整理剂的综合成本，更要考虑整理剂的综合效应。笔者通过大量的对比试验复配了一种增深剂，对黑色织物增深效果比较明显。表4简单介绍了这种增深剂的组成。增深剂A和增深剂B在后整理时加入的量越多，增深的效果就越明显。可以根据客户对黑度的要求来选择增深积极入的量。黑度越黑，价格越高。
表4 整理剂简介
品种
增深剂A
增深剂B
亲水性氨基硅油C
含氟防水剂
产地
韩国
韩国
浙江
浙江
价格
105元/公斤
75元/公斤
24元/公斤
55元/公斤
主要作用
增深
协同增深
改善手感，提高牢度。
提高牢度
参考加入量
3g/L
1-2g/L
5g/L
1g/L
2.2.2 后整理工艺的调整
染色结束以后的松式烘干是定型之前的工序准备。工艺流程如下：
---松式烘干—浸轧整理剂—红外线短环烘干—定型—检验—包装
此处松式烘干的作用既如前所述，还兼有烘干染后织物，使其表面在浸轧整理剂的时候可以更多地吸附整理剂的有效成分。要周期性的检查轧车橡胶辊轧点线压力的均匀性，以免造成因成品携带增深剂不同而产生左右黑度不同。增加红外线短环烘干可以迅速的使织物上的水分蒸发，尽可能多的把增深整理剂留在织物表面，避免定型机烘房内引风装置在抽湿过程中带走一部分增深整理剂。同时，增加红外线短环烘干，也可以降低定型机导热油的温度和循环风机的转速，达到进一步节约能源的目的。降低导热油的温度，可以有效的降低分散染料的升华。红外线短环烘干装置系国产设备，占地面积不大，价格适中，烘干效果十分明显。
9节烘箱的定型机，前2节和最后1节的温度可以设置为170℃，其余烘箱的温度可以设置为195℃。车速为40～50m/min；超喂+6%，门幅146～147cm。也可以根据布面平整程度适当调整车速、落布门幅和超喂。
2.2.3 增深效果检测
如前所述，以75DFDY雪纺为例，增深前和增深后K/S值的对比见表5。从数据中可以看出，经过增深整理剂整理的织物表面深度明显提高。
表5 增深前后织物在不同波长下的K/S值
波长
增深后的产品
K/S平均值
未增深的产品
K/S平均值
410-450nm
52.89
50.05
50.35
51.93
52.32
51.51
34.23
33.45
33.45
34.07
34.23
33.69
460-500nm
52.05
53.95
52.44
53.97
52.21
52.93
34.06
34.89
34.15
34.95
34.30
34.47
510-550nm
52.91
52.18
52.03
51.17
50.76
51.81
34.70
34.60
34.68
34.38
34.06
34.48
560-600nm
51.18
53.46
52.82
52.42
51.12
52.20
34.17
35.30
34.95
34.53
33.64
34.52
610-650nm
50.29
50.20
50.87
50.32
48.81
50.10
33.12
32.81
32.97
32.75
32.02
32.33
660-700nm
48.73
47.02
41.54
30.15
20.81
37.65
32.04
31.78
30.38
26.15
19.71
28.01
从表5中可以看出，增深整理剂对于提高织物黑度的贡献远远大于改善染色配方的贡献。染色配方的调整，其重点应该放在织物的色光、染料的环保性和染色牢度的提高方面，不应该放在染料浓度的调整和增加方面。
3 关于牢度的讨论
如何提高经过增深整理的特黑织物的皂洗牢度、摩擦牢度和熨烫牢度是黑色织物染整加工过程中无法回避的问题。
3.1 机理探讨
高温高压法分散染料上染涤纶，是湿热状态下固相的分散染料溶解于固相的涤纶中的过程，简称：分散染料的固相溶解。分散剂使染料微溶于水，水分子进入聚酯纤维内部发生增塑作用，降低了涤纶的玻璃化温度[5]。所以湿热状态下，分散染料上染涤纶无需像热熔法那样高的干热温度。无论是高温高压法的湿热，还是热熔法的干热，都是推动固相的分散染料从高浓度区域（染液中）溶解到固相的低浓度区域（聚酯纤维内部）的动力。热熔染色法就是利用了分散染料的这一特性而使得分散染料在干热状态下溶解到聚酯纤维内部的一种染色方法。
染色结束以后，聚酯纤维内部的染料浓度远远高于纤维外部（纱线外部或织物表面），当遇到超过其染色温度的干热时，染料会从高浓度区域（纤维内部）向低浓度区域（纤维表层）扩散。此时，若在聚酯纤维表面存在因为前处理不净而残留的抗静电剂或油剂、因后处理不净而残留的扩散剂和匀染剂、因后整理需要而浸轧的非离子性表面活性剂，如柔软剂等等，这些沉积于织物表面的物质自然会成为接纳因高热而扩散至纤维表面的分散染料的溶剂，溶解大部份因受热而扩散到纤维表面的分散染料。正是由于上述溶剂的存在，才造成了染料在织物表面的再次堆积，从而给检测者提供了可以检验出各种牢度明显下降的机会。
分散深蓝HGL和分散蓝2BLN分别是表1中多种分散黑染料的主要成份。有资料表明，如果用DMF萃取液的光密度来表示分散染料在干热处理时染料扩散至纤维表面的数量（染料的热迁移量），那么干热处理的温度越高，染料的热迁移量也相对增加[6]。190℃时分散深蓝HGL的热迁移量分散蓝2BLN的高出将近三分之一[6]。然而从表6中可以看出，热迁移量的大小与分散染料的升华牢度没有直接关系。
表6 染料浓度为2%时，分散蓝2BLN和分散深蓝HGL升华牢度的比较[1]
染料名称
相对分子质量[7]
实验条件
升华牢度
分散蓝2BLN
365.18
180℃，30s
对涤纶沾色3级
分散深蓝HGL
639.41
200℃，30s
对涤纶沾色4-5级
在高出20℃的条件下，分散深蓝HGL对涤纶的沾色仍然比分散蓝2BLN高出一级半。扩散至纤维表层或溶解于纤维表层溶剂中分散深蓝HGL，可能由于相对分子质量较大，即使热迁移量较大，也表现出较好的升华牢度。所以，选择分散深蓝HGL作为染黑色的主料具有充分的理由。
3.2 提高牢度的措施
凡是可以提高定型以后涤纶织物牢度的措施，都是应该鼓励的。应该重点从染料的选择、织物表面的净化和后整理剂的选择三个方面来考虑如何提高织物定型以后的牢度。
3.2.1 染料的选择
根据相似相溶的原理，选择在分子结构上具有与聚酯纤维聚合单体相类似的片断的染料作为拼混分散黑染料的组成部分，以此来提高分散染料与聚酯纤维相结合的紧密程度。有资料表明[4]，分子结构中含有邻苯二甲酰亚胺，与聚酯纤维亲和力大，已固着的染料即使在高温下也较难从纤维内部迁移到表面，仍保持良好的染色牢度。目前含有此结构的分散染料大多为进口染料，比普通的分散染料贵3到4倍。含有此结构的国产数量更少，价格也明显偏高。若退而求其次，选择在分子结构中含有酯且分子相对质量比较大的分散染料，也可以基本满足伊斯兰市场的要求。前面最后确定的染色配方中的三种分散染料分子结构中都带有酯，而且分子相对质量较大，其余各项牢度也较好。
3.2.2 织物表面的净化
严格执行工艺，加强每一道水洗和酸洗，加强前处理和后处理，注意观察织物脱水时脱水机出水口水流的清洁程度，加强出染缸之前织物表面PH值的检验，都是净化织物表面的有效手段。
3.2.3 后整理剂的选择
除了选择具有明显增深效果的增深剂以外，还要在增深剂中加入柔软剂和防水剂。选择性能优良的柔软剂，其作用不言而喻，既可以提高织物的滑爽程度，也可以降低摩擦力，对提高干摩擦牢度有贡献[8]。
既然分散染料是非离子型的，而且柔软整理又非做不可，那么只要把改善织物手感的柔软剂换成不是非离子型的，就可以降低非离子型柔软剂作为溶剂接纳扩散至纤维表层的分散染料的机会。选用亲水性氨基硅油也是出于这样的考虑。选用脂肪酰胺类柔软剂进行后整理虽然也可以提高了洗涤牢度，但是织物手感不够滑爽。
整理剂中加入少量的含氟系列的防水剂对于提高织物的湿摩擦牢度有明显的作用。表7中列出了全涤雪纺特黑织物经上述工艺加工以后对六种纤维的粘色牢度。
表7 全涤雪纺特黑织物对六种纤维的沾色牢度
纤维
棉
羊毛
锦纶
涤纶
腈
醋酯
沾色牢度
3级
4级
3级
4级
4级
3级
表8中给出了上述织物的熨烫牢度和摩擦牢度。
表8 全涤雪纺特黑织物的熨烫牢度和摩擦牢度
熨烫牢度
干摩擦牢度
湿摩擦牢度
对涤纶沾色4-5级
3级
4级
从表8中可以看到，整理剂中加入少量含氟系列的防水剂以后明显的提高了织物的湿摩擦牢度。
表7和表8中的测试结果完全可以满足伊斯兰市场的要求。
4 结束语
制造和使用对健康和环境产生最小影响的染料和助剂，已成为染化料生产厂家和纺织工业未来面临的关键问题[9]。合理的选用染料和助剂，合理的设计染色配方和染整工艺，综合考虑质量与成本的关系，尽可能满足客户的要求，就可以不断的扩大海外市场的份额。
参考文献：
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（责任编辑:）
