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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

印   ( 2008 No. 20) 染

阳离子可染涤纶染色不匀的成因及控制
吴丹凤
(南宁锦虹棉纺织有限责任公司 ,广西 南宁 530001 )

摘   : 阳离子染料可染 (高温 )聚酯纤维 ( CDPET)一般在聚合过程中加入第三单体 SIPM ,该

第三单体在纤 要 维大分子链中若分布不匀 ,或含量不同 ,则纤维上染率不同 ; 染色工艺不当也是织物染色不匀的成因 。通过 分析 CDPET纤维的特性及纤维聚合 、 纺丝 、 纺纱 、 织造 、 染整等工序对织物染色不匀的影响 , 提出了预防 措施 。 关键词 : 染色 ; 阳离子染料 ; 织物 ; 聚对苯二甲酸乙二酯纤维 中图分类号 : TS1931637     文献标识码 : B     文章编号 : 1000 - 4017 ( 2008 ) 20 - 0019 - 03
( N ann ing J inhong Cotton Tex tile L im ited Com pany, N ann ing 530001, Ch ina )

Causes and con trol of uneven dye in g of ca tion ic dyeable polyester f iber
WU Dan2feng

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 。

缩聚制成 。常用的第三单体改性剂是间苯二甲酸二 酯 2 2 酸钠 ( SIPM ) 、 5磺 对苯二甲酸二酯磺酸钠和间苯二 甲酸双羟乙酯 2 酸钠 ( SIPE ) 。用这些单体改性的涤 磺
收稿日期 : 2008 - 06 - 23 作者简介 : 吴丹凤 ,女 ,广西南宁人 ,高级工程师 。

Abstract: The re a so n s fo r une ve n dye ing o f ca tio n ic dye ab le ( h igh tem p e ra tu re ) po lye s te r fibe r ( CD PET) fab ric w a s d is 2 cu s se d, such a s une ve n d is tribu tio n o r d iffe re n t co n te n t o f the th ird m o nom e r S IPM ( so d ium d i e thyl m - p h tha la te - 5 - su l2 m fo na te ) in po lym e r m o le cu la r cha in, and i p rop e r dye ing co nd itio n s. The cha rac te ris tic s o f CD PET fibe r and the influe nce o f fi2 m be r po lym e riza tio n, sp inn ing, w e aving, dye ing and fin ish ing e tc. o n une ve n dye ing w e re ana lyze d. A i ing to the fe a tu re s o f m d iffe re n t p ro ce du re s, p re ve n tio n m e a su re s w e re p re se n te d. Key words: dye ing; ca tio n ic dye; fab ric; po lye s te r fibe r

0  前言

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 。 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 此外 , 与普通聚酯纤维相比 , CDPET 纤维的碱性

通聚酯纤维柔软 ,特别适合制作具有柔软风格的女装 。 水解速度大得多 。因此在相同温度下碱处理时 , CD 2
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

1  纤维制造对织物染色不匀的影响

当织物出现染色不匀问题时 , 应首先通过检测手

1. 1  CD PET 纤维特性

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

CDPET纤维由对苯二甲酸 、 乙二醇和酸性改性剂

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 。
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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 。
表 3  不同厂家生产的纱线 D SC 分析
样本代号 甲厂纤维 乙厂纤维
Tg / ℃ Tc / ℃ Tm / ℃

( 1 )随着 SIP 加入量的增加 , 聚合物熔点 ( Tm ) , M 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 ,得 出表 1 测试结果 。
表 1  同批纱线 D SC 分析结果
样本代号
A 纱 (深色 ) B 纱 (浅色 )
Tg / ℃ Tc / ℃

一次扫描 二次扫描
247. 4 248. 0 247. 9 246. 2

二次扫描的熔融 焓 (mJ /mg)
42. 8 41. 8

77. 8 77. 6

147. 6 151. 4

二次扫描的熔 一次扫描 二次扫描 融焓 (mJ /mg)
243. 3 250. 5 243. 0 248. 7 45. 6 56. 5

Tm / ℃

73. 5 75. 6

136. 5 134. 0

   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 。

   1 中 , A 纱和 B 纱的玻璃化温度 ( Tg ) 、 表 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 。
表 2  CD PET断裂伸长率和断裂强度
样本代号 甲厂纤维 乙厂纤维 断裂伸长率 E / % 平均值 / % 不匀率 CV / %
30. 07 27. 9 13. 02 28. 94

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 2 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 。

断裂强度平均值
P ( CN / dtox) 3. 95 4. 61

   从表 2 数据看 , 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
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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 2 PET纤维对阳离子染料有一定的要求 , 并非所有的阳

  阳离子可染涤纶染色不匀的成因及控制 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 。 4. 1   纤维制造

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   ( 1 )稳定 CDPET切片及添加剂的供应渠道和供应 量 ,尽量减少换批 、 换厂家 ,以减少下游企业分批管理 。 ( 2 )当 CDPET切片不得不更换时 ,应分批 。同时 , 要及时通知下游企业采取分批措施 。 ( 3 )加强生产过程对 CDPET纤维聚合及纺丝工艺 参数及添加剂使用的控制 。 4. 2   纺纱及织造工序 ( 1 )保证 CDPET纤维供应渠道及供应量稳定 。 ( 2 )在更换供货厂家时 ,必须采取分批措施 。 ( 3 ) CDPET纤维多唛纺时 ,最好将单唛经清 、 梳工 序在并条工序混唛纺 ,保证混唛均匀 。 ( 4 )规范生产现场 (物流管理 、 标识管理 ) ,严格控 制制品储备 , 实行零储备 , 均衡生产 , 减少错支 、 错条 (卷 、 ) 。 管 ( 5 )加强细纱和捻线工序设备运行状态的监控 , 捻线筒子出厂逐个检查 ,防止弱捻纱 (线 )出厂 。 ( 6 )针对长片段不匀问题 , 加强前纺工序质量监 控。 4. 3   染整工序 ( 1 )筛选阳离子染料 。 ( 2 )选用适合的染色助剂 。 ( 3 )染浴 pH 值调至 3. 0 ~5. 0。 ( 4 ) 在保证 CDPET纤维不受损伤的情况下 , 使用 高温染色 , 提高阳离子染料对 CDPET纤维的上染量 , 以降低对其它纤维的沾色 。染色时添加适量的元明 粉 ,以保护 CDPET纤维 。

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 ,染色物的鲜艳性好 。 CDPET纤维还可以与其 它纤维 ,如普通涤纶进行混纺 、 交织 ,创造异色 、 留白和 多色 、 、 深 浅色效果 ,大大扩大了花色品种及应用范围 。 由于阳离子染料上染较快 , 故染温达玻璃化温度 后 ,应降低升温速率 , 使染料均匀吸附 。若升温过快 , 造成的染花疵病 , 即使复染也达不到质量要求 。这在 染深色或拼色时尤其应注意 ,宜加入匀染剂 ,在最高温 度保温 ,时间一般以 30 ~40 m in 为宜 。 高温染色时应先预定形后染色 , 这样既可减少织 物的收缩 ,又可防止染色中产生鸡爪印等染疵 。 由于 CDPET纤维对阳离子染料的亲和力很强 ,必 须使用缓染剂 。

5  结语
( 1 ) CDPET纤维织物染色不匀的成因涉及从纤维

聚合到染整全流程 ,质量责任可追溯到上 、 下游众多厂 家。 ( 2 ) 分析 CDPET纤维染色不匀成因 , 需将化学检 测分析与各环节现场质量监控相结合 ,作综合分析 ,以 准确地找出原因 。 ( 3 ) 上游企业出现问题 , 对 CDPET纤维织物染色 不匀的影响较大 ,其经济损失也较大 。
参考文献 :
[1 ]  滑钧凯 . 毛和仿毛产品的染色与印花 [M ]. 北京 : 中国纺织出版

4  预防染色不匀的主要措施
预防织物染色不匀应从源头即纤维加工开始 , 工 艺生产流程越长 ,质量责任的追溯也就越困难 。所以 , 采取有效的预防措施 ,以加强质量控制十分重要 。

社 , 1996.
[2 ]  陈运能 ,等 . 新型纺织原料 [M ]. 北京 : 中国纺织出版社 , 1998. [3 ]  张树钧 ,等 . 改性纤维与特种纤维 [M ]. 北京 : 中国石化出版社 , 1995.

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