染整工艺过程pH/ORP测控应用较广泛,例如靛蓝牛仔布的染色。
靛蓝的染色机理与其它还原染料相同,即还原→上染→氧化。由于靛蓝与纤维的亲和力只是一般染料的1/10~1/60,若达不到氧化—还原电位值(-760 mV),亲和力会更差,上色率会更低,因此,染色过程中的氧化—还原电位或pH值的控制,是能否染好牛仔布的一大关键。
1. 氧化—还原电位对染色的影响
(1)染槽中烧碱和保险粉量不足,pH值低,氧化一还原电位达不到-760 mV,则隐色酸和靛蓝染料的比例会上升,染的纱线渗透差,浮色重,色牢度差,水洗槽洗掉的靛蓝多,浪费原料,增加生产成本,牛仔布不耐洗。
(2)达到(或超过)-760 mV时,靛蓝被还原成单酚钠离子型靛蓝隐色体,此形态易溶于水,并且改变了染料的原有颜色,是我们染纱工艺所需要的。隐色体所含比例越高,染纱时渗透性越好,上染率越高,色光越正,色牢度也越好。
(3)若烧碱和保险粉过量太多,氧化一还原电位大大超过一760 mV,则会产生过还原,即染槽中双钠盐比例升高,这样上染率下降,颜色浅,且色牢度低,色光灰暗。
由于还原过程中空气中的氧气也消耗保险粉,而释出的硫酸氢钠又消耗碱,所以靛蓝染色时,实际上保险粉和烧碱都是过量的,以保证还原反应充分进行。但是,上述表明必须控制反应条件,以防止产生过度还原而引起副反应。
2. pH值对染色的影响
(1)为使染槽中产生更多的单酚钠离子型靛蓝隐色体,把染浴pH值缓冲在10.8~11.2范围时,染料和纤维两者的电离降低到最小,在没有离子斥力存在的情况下,染料对棉纤维的相对亲和力提高了,导致染料对棉纤维有较高的瞬染率,获得工艺所需要的牛仔布纱线环染,色力最高。
(2)随着pH值下降,摩擦牢度大体呈下降趋势。
pH为7.5时,基本上都是还原状态的非离子型酸性隐色体;随着pH值的增大,单酚
牛仔布如希望水洗褪色要求快,染浴pH值应缓冲在11.0~11.5;若水洗褪色不要求快,pH值提高到12.5~13.5。
靛蓝染色过程随时发生不易眼睛察觉的pH/ORP的变量漂移,为保证染色质量的稳定、再现,亟需进行pH/ORP的在线测控。