阳离子可染涤纶染色不匀的成因及控制

阳离子可染涤纶染色不匀的成因及控制

前言

阳离子染料可染聚酯纤维(简称CDPET)是聚酯纤维的一个重要改性品种,1958年,由美国杜邦公司研制

成功,近年来得到长足发展。CDPET纤维织物染整后色彩鲜艳,手感柔和,仿毛感强,其纯纺或混纺织物,是常用的服装面料。

CDPET纤维染色极易出现染色不匀问题,若仅发生在纬向,会致成品开剪率提高;若出现在经向,会导致企业面对质量纠纷和索赔。染色不匀问题涉及纤维制造、纺纱、织造、印染等多道工序,其成因分析和质量责任的追溯十分困难。

本文根据织物染色不匀特征,如染色不匀在织物上的分布情况及程度,针对生产现场各工序生产特点,查

找原因,并结合技术检测手段作全面分析判断。

1 纤维制造对织物染色不匀的影响

1.1 CDPET纤维特性

CDPET纤维由对苯二甲酸、乙二醇和酸性改性剂缩聚制成。常用的第三单体改性剂是间苯二甲酸二酯-5-磺酸钠(SIPM)、对苯二甲酸二酯磺酸钠和间苯二甲酸双羟乙酯-磺酸钠(SIPE)。用这些单体改性的涤纶需要在115~120℃才能用阳离子染料染色,因此也被称为高温染色型(或高压型)CDPET纤维。

以SIPM共聚制得的CDPET纤维熔点比普通聚酯低,吸湿率比普通聚酯略有提高,但它的结晶温度明显提高。

CDPET纤维分子量、结晶度、强度较普通聚酯纤维低,其织物的抗起毛起球特性也比普通聚酯纤维要好,在后加工中可以免去烧毛工序,因而可以得到柔软丰满,具有羊毛般手感的织物。宏其化工CDPET纤维的杨氏模量比普通聚酯纤维低10%~30%,因而其织物也比普通聚酯纤维柔软,特别适合制作具有柔软风格的女装。

此外,与普通聚酯纤维相比,CDPET纤维的碱性水解速度大得多。因此在相同温度下碱处理时,CD-PET纤维的碱减量率要比普通聚酯纤维织物高得多。

1.2 纤维制造对织物染色不匀的影响及判别

当织物出现染色不匀问题时,应首先通过检测手段确定织物中CDPET纤维是否使用不当,或纤维原料是否有异常。一般情况下,当织物染整后出现大面积染色不匀时,应首先查找纤维原料在使用过程中是否发生问题。

CDPET纤维一般是在聚酯聚合过程中加入第三单体SIPM。当第三单体在聚合物链中的分布和含量不同时,其纤维的上染率也不同。另外,聚合物的结晶度和取向度不同,也会引起染色差异。

(1)随着SIPM加入量的增加,聚合物熔点(Tm),玻璃化温度(Tg)和结晶度下降,结晶温度(Tc)升高。所以,当织物出现染色不匀时,可以从布面抽取不同染色效果的纱,通过差示扫描量热仪(DSC)作热分析,以判别是否有不同类别的纤维混入。

例如,某染厂某批CDPET纤维织物经向染色不匀,而织厂用的是同一家纱厂同一批号的纱线。对染色不匀织物提取一定量有色差的经纱作DSC分析。

A纱和B纱的玻璃化温度(Tg)、熔融温度(Tm)和熔融焓有差异,尤其是熔融温度(Tm)和熔融焓相差较大,说明这是由于第三单体(SIPM)含量不同,使Tm和结晶度不同,因而上染率不同。从Tc来看,A纱的Tc略高于B纱,说明A纱中第三单体的含量高于B纱,因此,前者上染率高于后者。

根据DSC检验结果及染色不匀织物的数量,结合对纱、织厂现场检查情况综合分析判断,该批织物经向染色不匀,并非纺纱或织造过程中错条、错支或用错原料造成,而应是纤维生产厂供应的CDPET纤维在聚合过程已经存在质量问题。

(2)测定CDPET纤维强力和断裂伸长,如果纤维强力和断裂伸长存在明显差异,也有可能不是同一种

(批)CDPET纤维。表2是在纺纱现场对两家不同供货厂家的CDPET纤维抽样作拉伸和强力试验的数据。

在断裂伸长率和断裂强度平均值方面,甲纤与乙纤没有较大的区别,但断裂伸长率的CV%值差异很大。

(3)用CDPET纤维纺纱时,有的纺纱厂对纤度有特殊要求,不同纤度的上染率也不同,当织物出现染色不

匀时,可检测纱条中纤维细度,以确定是否有不同批号(或厂家)的CDPET纤维混入。

(4)阳离子染料对CDPET纤维的可染性主要取决于阳离子基团的含量、纤维的聚集态结构、玻璃化温度等,其中纤维的磺酸基含量和纤维的物理结构密度对染色性能影响极大。由于聚合条件、添加剂、纺丝工艺参数不同,使CDPET纤维的染色性可能存在较大差异。所以,当织物发生染色不匀时,可对未染色的纱或纤维作上染率检测,如果上染率不同,也有可能不是同一批或同一厂家生产的CDPET纤维。

例如,对某企业同期使用的两家厂生产的CDPET纤维作热分析,得出表3测试结果。

从表3DSC分析结果看,甲纤和乙纤的Tg, Tm和熔融焓(说明结晶能力和结晶度)基本一致,差异在误差

范围之内,可认为是同一类纤维。但是Tc存在一定差异,说明两家工厂采用了不同的生产工艺或者纤维表面存在不同的纺丝油剂,影响了结晶温度。

2 纺纱及织造对织物染色不匀的影响

对CDPET纤维使用不当主要表现在以下几方面:

(1)在使用同一厂家、不同生产批号的CDPET原料时,未采取分批措施或采取的接批措施不当。

(2 )纤维制造商更换不同厂家的CDPET切片,但未分批或未及时通知纺纱厂做分批处理。

(3)CDPET纤维在加工过程中,由于操作失误或聚合条件、添加剂及纺丝工艺参数发生变化,使供给纱厂

的同批号CDPET纤维存在染色性能差异。

(4)在同一个生产场所同时使用两家以上的CD-PET纤维纺纱。生产现场管理混乱、标识管理不健全,或

操作不慎造成错支、错条(管)或包装错支,使织造工序用错纱。

(5)CDPET多唛头清花圆盘混纺,混棉不均匀。

(6)从织物中抽出染色有差异的纱,用捻度测试仪测其捻度。细纱、弱捻纱(线)往往上染率比普通纱要高。

(7)从织物中抽查染色有差异的纱,检测其重量不匀CV%水平,长片段条干不匀造成纱线粗细程度不同,在染色后会出现差异。

3 染色工序对织物染色不匀的影响

3.1 对阳离子染料的选择

阳离子染料对CDPET纤维染色,实质上是两者离子交换的过程,即染料阳离子与纤维磺酸盐中的钠离子进行

交换而使纤维着色。由于结构上的原因,CD-PET纤维对阳离子染料有一定的要求,并非所有的阳离子染料都适合。一般,适合CDPET纤维染色的阳离子染料应具有如下特性:

(1)色调鲜明,深染性好;

(2)吸尽率高;

(3)耐晒牢度和烟褪色牢度好;

(4)染料拼色时相容性好;

(5)在高温染浴中稳定性好;

(6)对其它纤维(包括普通聚酯纤维)沾污性小;

(7)向纤维内部的扩散速率快,无环染现象;

(8)染浴pH值变化时,染料稳定性好。

适用于CDPET的阳离子染料种类有很多,主要有黄色的共轭甲川系染料,红色的三氮唑系或噻唑系染料、隔离型偶氮染料,蓝色的噻唑系偶氮染料等。这些染料染色性能和染色效果各有特点,有的在耐高温、耐光

性能和色牢度方面具有良好效果;有的受热时不够稳定,热定形会发生分解,影响染色效果,故对染料必须认

真选择。

3.2 染色工艺条件及助剂

普通的阳离子染料可染涤纶对阳离子染料的可及性比较小,因此,用阳离子染料染CDPET纤维时需用高

温高压染色法或载体染色法。一般高温高压染色温度为120~130℃,要求使用热稳定性好的阳离子染料;而

使用载体染色法时,常压下,100℃就能染成深色,颜色不同耐光牢度不同,不过一般都能达到要求。从避免染料分解和吸尽率考虑,阳离子染料的染色温度定为115℃左右。由于阳离子染料的吸光度比分散染料大,染