冷轧堆染色具有设备投资少、能源消耗低、工艺简单、产品质量好和生产灵活等特点,是染色工艺的发展方向之一。目前,冷轧堆染色所耗用的活性染料占全世界活性染料总用量的20%～30%。
本课题采用活性染料对亚麻织物进行冷轧堆染色,探讨了时间、温度、轧余率、碱剂、促染剂和助溶剂等因素对亚麻织物染色效果的影响,优化了亚麻织物的冷轧堆染色工艺。

1　试验
　　1.1　材料
　　160cm24/24tex197/213根/10cm亚麻漂白布(齐齐哈尔金亚集团)。
　　1.2　药品
　　丽华实黄CA、丽华实蓝CA、丽华实艳红E2BA(德司达),无水碳酸钠、尿素、氯化钠、氢氧化钠(38°Bé)、硫酸(以上均为CP级)。
　　1.3　仪器
　　WB22000IXA型全自动测色色差计、BS223S电子天平、分光光度计、YG(B)605型熨烫升华色牢度实验仪、YG(B)6D2250型织物强力测定仪、Y57612型摩擦色牢度测试仪。
　　1.4　染色工艺
　　(1)工艺配方/(g/L)
　　染料　　　　　　　5
　　尿素 60
　　纯碱 1 5～30
　　38°Bé烧碱/(mL/L) 5～20
　　氯化钠 30～60
　　(2)染色工艺条件
　　活性轧染(将染液和碱液按4∶1混合后轧液轧余率60%～80%)→打卷→堆置[(20～30)℃×(2～8)h,转速40m/min]→水洗(95～100℃)→皂煮(肥皂2g/L,95℃)→水洗(80～90℃)
　　1.5　测试方法
　　1.5.1　固色率
　　采用酸溶解法测定固色率。
　　固色率/%=固着在1g织物上的染料量÷染1g织物加入的染料量×100
　　固着在1g织物上的染料量/mg=ρBV/G
　　式中:ρ B———试样

1.5.2　色牢度
　　摩擦牢度　按GB/T3920—1997《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》方法测定;
　　熨烫牢度　按GB/T6152—1997《纺织品色牢度试验耐热压色牢度》方法测定;
　　升华牢度　按GB/T5718—1997《纺织品色牢度试验耐干热(热压除外)色牢度》方法测定;
　　断裂强度　按GB/T3923.1—1997《纺织品织物拉伸性能第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》方法测定。

2　结果与讨论
　　2.1　碱剂对固色率的影响
　　本试验采用的丽华实染料为二氯喹噁啉的衍生物,其反应性强,具有较好的溶解性、渗透性和扩散性,适合冷轧堆染色。一般,反应性强的活性染料要选用弱碱剂进行固色,否则不仅会增加水解染料量,还会因反应速率过快而造成染色不匀透,并导致固色率下降。反应性强的染料通常选用纯碱作为碱剂,但染色时为了保持pH值的稳定,用量较大,并要及时更换,易浪费染料,因而尝试用纯碱和烧碱的混合碱剂。通过测定固色率,发现用纯碱和烧碱混合碱剂的染色样品,固色率明显高于单用纯碱的染样,且产品的得色较深。另外,混合碱剂有利于保持染液pH值的稳定性,延长染液更换时间,减少染料的浪费。

2.2　堆置时间对固色率的影响
　冷轧堆染色过程中,活性染料与亚麻纤维发生固色反应的同时,亦发生一定程度的水解反应(图1)。

由图1可知,亚麻织物冷轧堆染色的最佳堆置时间为4h左右。堆置时间未达4h时,染料与纤维发生固色反应占主导地位;4h之后,固色反应基本完成,继续延长堆置时间,纤维上结合的染料发生水解断键的越来越多,固色率开始下降。

2.3　堆置温度对固色率的影响
　　控制好浸轧和堆置温度,对保证染色重现性非常重要。升

由图2看出,亚麻织物冷轧堆染色的最适堆置温度在25℃左右。为了减少车间环境温度变化的影响,可施加简易温控,以达到较高的固色率。

2.4　促染剂用量对固色率的影响
　　促染剂对活性染料冷轧堆染色也有较大影响。常用的促染剂氯化钠和硫酸钠可提高染料的直接性,调节染液中的电解质浓度,提高织物的固色率(图3)。本试验采用氯化钠作促染剂。

由图3可知,染料在织物上的固色率随促染剂浓度增加而提高,但促染剂用量达到40g/L后,固色率反而有所下降。原因是氯化钠浓度过高,会使染料发生聚集或沉淀,对上染和固色反应都不利。因此,促染剂用量一般为30～40g/L。

2.5　轧余率对固色率的影响
　　染液轧余率对固色率的影响如图4所示。

由图4可知,轧余率对固色率的影响不大。冷轧堆轧余率一般为60%～80%。轧余率要根据织物品种、前处理条件、轧车车速、轧辊硬度、染料/碱剂混合液的黏度和比重等进行适当调整。若染液对织物透芯渗透不够,应加入渗透剂,不宜采用提高轧压力的方法,因为提高压力后,轧余率下降,会使织物出现霜花,进而产生波纹疵病和缝头印等。

2.6　冷轧堆染色工艺的正交试验
　　根据单因素对冷轧堆染色固色率的影响分析,采用正交试验法,以碱剂、堆置时间、堆置温度、促染剂用量、轧余率为因素,选取单因素试验时所得到的适宜工艺附近的四个水平值,作五因素四水平正交试验,见表1,即L(45),试验结果及极差分析如表2、3所示。

由表2、3可知,影响固色率的因素按极差由大到小排列为:堆置温度(D)、堆置时间(E)、食盐用量(C)、碱剂用量(A)、轧余率(B)。组成的优化工艺为:A3、B3、C1、D2、E3,即亚麻织物冷轧堆染色的优化工艺配方及工艺条件为:染料5g/L、尿素60

2.7　冷轧堆染色与浸染效果对比
　　分别用冷轧堆和浸染两种方法对亚麻织物进行染色,比较固色率和染色牢度,结果见表4、5。

由表4可知,对于三原色染料,冷轧堆染色工艺所得样品的固色率均高于浸染工艺;浸染存在染色不匀现象,而冷轧堆染色样品得色比较均匀。由表5可知,冷轧堆染色样品的干摩、湿摩、熨烫、升华牢度均达到一般染色产品牢度要求。因此,亚麻织物活性染料冷轧堆染色工艺具有可行性。

3　结论
　　(1)确定了亚麻织物活性染料冷轧堆染色的优化工艺,即纯碱20g/L、烧碱10mL/L、NaCl40g/L、轧余率80%、堆置时间4.5h、堆置温度25℃。
　　(2)亚麻织物冷轧堆工艺设备简单、能耗低、染料固色率高、产品布面光泽好、浴比低、重现性好,是一种清洁生产技术。
　　(3)今后可尝试冷轧堆染色前对亚麻织物进行丝光处理以提高染料的吸附能力,从而进一步缩短工艺时间,改善染色效果。