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耐湿摩擦色牢度影响因素探讨


耐湿摩擦色牢度影响因素探讨 一.摘要
在纺织品色牢度质量检验中, 耐摩擦色牢度是非常重要的检验项目之一, 其测试结果直接关 系到织物的整体色牢度?。由于一些染色牢度较差的染料会对人体造成不同程度的伤害,不同标 准机构、国家都对此制定标准,严格限制服装和家用纺织品的色牢度等级。 关键词 色牢度 耐湿摩擦

1.绪论
色牢度是指纺织品的颜色对在

加工和使用过程中各种作用的抵抗力,有很多具体的细 分指标, 可以根据试样的变色和未染色贴衬织物的沾色来评定牢度等级。 纺织品色牢度测试 是纺织品内在质量测试中一项常规检测项目。纺织品色牢度不合格会对人体产生伤害。

耐摩擦色牢度将试样用干、 湿摩擦布或毛刷摩擦后,用灰色样卡评定摩擦布 或试样的沾色或变色情况。织品耐干、湿摩擦及刷洗摩擦色牢度试验。

一、实验室常用纺织检测项目 据了解,实验室常检测的项目分为物理检测项目其中包括色牢度,撕 破, 拉伸, 抗紫外测试等; 生态实验项目主要包括 PH 测试、 甲醇含量, 偶氮等; 成分检测项目既纤维含量的测定。本文主要探讨耐湿摩擦色牢度的影响因素。当 然,由于专业知识所限,难免有错漏之处。 1.1 色牢度分类 色牢度 (Color fastness)又称染色牢度、染色坚牢度。是指纺织品的颜色对在 加工和使用过程中各种作用的抵抗力。 根据试样的变色和未染色贴衬织物的沾色 来评定牢度等级。 纺织品色牢度测试是纺织品内在质量测试中一项常规检测项目。 纺织品在其使用过程中会受到光照、洗涤、熨烫、汗渍、摩擦和化学药剂等 各种外界的作用,有些印染纺织品还经过特殊的整理加工,如树脂整理、阻燃整 理、砂洗、磨毛等,这就要求印染纺织品的色泽相对保持一定牢度。色牢度好与 差,直接涉及人体的健康安全,色牢度差的产品在穿着过程中,碰到雨水、汗水 就会造成面料上的颜料脱落褪色, 则其中染料的分子和重金属离子等都有可能通 过皮肤被人体吸收而危害人体皮肤的健康, 另一方面还会影响穿在身上的其它服 装被沾色,或者与其他衣物洗涤时染脏其他衣物。 织物的染色牢度与纤维的种类、纱线结构、织物组织、印染方法、染料种类及 外界作用力大小有关。色牢度的测试一般包括耐光色牢度、耐气候色牢度、耐洗 色牢度、耐摩擦色牢度、耐汗渍色牢度等,有时根据不同的纺织品或不同的使用 环境又有一些特殊要求的色牢度。通常进行色牢度试验时,是染色物的变色程度 和对贴衬物的沾色程度, 对色牢度评级, 除耐光色牢度为八级外, 其余均为五级。 级数越高,表示色牢度越好。 二、常用耐摩擦色牢度测试各个标准间的差异 因织物在加工和使用过程中所受的条件差别很大,要求各不相同,故现行的 试验方法大部分都是按作用的环境及条件进行模拟试验或综合试验, 所以染色牢 度的试验方法内容相当广泛。但纵观国际标准组织(ISO)、美国染色家和化学家协

会(AATCC)、日本(JIS)、英国(BS)等诸多标准,最常用的还是耐洗、耐光、耐摩擦 及耐汗渍、耐熨烫、耐气候等项。而在实际工作中,主要是根据产品的最终用途 及产品标准来确定检测项目,如毛纺织产品标准中规定必须检测耐日晒色牢度, 针织内衣当然要测耐汗渍牢度,而户外用纺织品(如遮阳伞、灯箱布、蓬盖材料) 则当然要检测其耐气候色牢度。 表 1 不同标准湿摩擦牢度的参数 GB/T 3920 ISO 105 X12 AATCC 8 JIS L 0849 Type Ⅰ 垂直压力/N 摩擦动程/mm 9±0.2 104±3 9±0.2 104±3 95-100 9±0.9 104±3 65±5 9 100 100 室温干燥评级

样品含水率/% 95-100 评级 室温干燥评 级 运行方向 摩擦布经向 与运行方向 一致

在摩擦过的样布下垫三层摩擦 白布 摩擦布经向与 运行方向一致 摩擦方向与 摩擦白布经 纬方向成 45°

摩擦布经向与 运行方向一致

三、影响纺织品耐湿摩擦色牢度的因素 1 染料性能 用活性染料染色的纤维素纤维织物在进行耐湿摩擦色牢度实验时,引起颜 色转移的因素主要有两个:一是水溶性的染料在摩擦时被转移到了摩擦织物上, 使原样褪色并使摩擦布沾色; 二是部分染色的纤维在摩擦时发生断裂,形成微小 的有色纤维颗粒并被转移到摩擦织物上,造成沾色。因此,可能影响活性染料耐 湿摩擦色牢度的因素有:活性染料自身的结构与特性。 2 颜色深度(染料浓度) 研究证明,活性染料染色织物的耐湿摩擦色牢度与染色的深度紧密关联, 即在进行湿摩擦时,颜色的转移量与染色深度近乎成良好的线性关系,这其中, 染色时染料的过饱和是最重要的因素,染深色时,所用的染料浓度较高,但不能 大大超过饱和值, 因为过量的染料并不能与纤维结合,而只能在织物表面堆积而 形成浮色,严重影响织物的耐湿摩擦色牢度。此外,未经特殊处理的棉纤维在湿 态条件下会发生膨润,摩擦力增大,纤维强力下降,这些都为有色纤维的断裂、 脱落和颜色的转移创造了良好的条件。因此,在染色前对纤维素纤维进行适当的 前处理,如丝光、烧毛、纤维素酶光洁处理、煮练、漂白、洗涤、烘干,可以提 高织物表面的光洁度和毛效、降低摩擦阻力、减少浮色,从而有效改善织物的耐 湿摩擦色牢度。 3 浮色的影响

研究表明,虽然不同化学结构的活性染料与纤维素纤维形成的共价键强度、 键的稳定性和附着力存在一定的差异, 但对染色织物的耐湿摩擦色牢度的影响却 无明显的差异。 染色织物进行湿摩擦时,染料与纤维之间形成的共价键并不会断 裂而产生浮色。而发生转移的染料通常是过饱和的、未与纤维形成共价键的、仅 靠范德华力而产生吸附作用的染料,即所谓的浮色。 4 水质的影响 如果用较硬的水来化料,尤其是固色液,由于含有 CO32 - 、OH- 等阴离 子,它们与 Ca2 + 、Mg2 + 反应生成 Ca2CO3 、MgCO3 等不溶性物质。这些不 溶性物质与染料结合在一起, 形成色淀而沉积到织物表面,使摩擦时的摩擦力大 大增加,从而造成耐湿摩擦牢度降低。另外,Ca2 + 、Mg2 + 也能与染料分子上 的一些阴离子反应,转变为不溶于水的物质,从而削弱染料的亲水性,使染料不 易溶解和扩散,水洗时浮色不易洗掉。 5 织物组织结构和表面光洁度 织物的组织结构影响到织物表面的平滑程度,而平滑程度又决定了摩擦测试 时所受到的摩擦力大小,影响摩擦牢度。 在进行湿摩擦时, 情况则与纤维素纤维完全不同。由于纤维的吸湿性极低或水 膨化效应不明显, 且水的存在起到了润滑剂的作用,这使得此类织物的耐湿摩擦 色牢度要明显优于耐干摩擦色牢度, 这与人们通常认为的纺织产品的干摩擦色牢 度应优于耐湿摩擦色牢度的概念形成明显的反差,并经常造成人们的疑惑。 四、如何提高色牢度 在国际纺织品服装贸易中,对产品的质量要求除了传统的实用性、美观性 和耐用性等以外, 同样重视安全性和环保性,对于纺织品的色牢度的要求也是如 此, 尽管并无证据表明纺织品上所使用的染料一定对人体有害,但提高纺织品的 色牢度无疑可以降低这种风险。生态纺织品选择四个色牢度,即耐水洗、耐汗渍 (酸性和碱性)、耐摩擦(干及湿)和耐唾液牢度。是鉴于染料的急性毒性 LD50 22000mg/kg,为低毒性化学物质,应持久地固着在织物上,不能转移到人体上 造成伤害。Oeko-Tex Standard 100 的所有版本和 Eco-Label 都对这 4 个色牢度提 出了具体要求。如表 2: 表 1 Oeko-Tex Standard 100 及 Eco-Label 有关色牢度的标准 Ⅱ I 项目 婴儿 耐水 耐酸性汗液 耐碱性汗液 耐干摩擦 直接与皮肤接 不直接与皮肤 触 3 3—4 3—4 4 接触 3 3—4 3—4 4 Ⅲ Ⅳ 装饰材料

3 3—4 3—4 4

3 3—4 3—4 4

耐湿摩擦 耐唾液和汗液

2—3 坚牢

2—3

2—3

2—3

1 坯布的选择 根据纺织材料学的分析, 一般化纤类织物比棉等天然织物的耐湿摩擦色牢度要好, 稀薄织物比厚重织物要好。 棉等天然织物耐湿摩擦色牢度相对较差,因此对棉坯 布而言应选择纱支均匀、 布面光洁的坯布。若需要进行预处理应该选用高效前处 理剂。 纺织物处理时,各道工序处理要匀透,以提高纤维的可吸性与染料的反应 性或吸附固着性,使染料充分上染。在过程中,要求控制严格,对助剂等须正确 选择正确使用。为提高纺织产品耐湿摩色牢度,在纺织物后处理中,可进行充分 皂洗, 如涤纶纤维用分散染料染色后高温定型导致染料泳移到纤维表面,引起摩 擦牢度下降。 针对这种情况, 加固色剂或平滑剂可在一定程度上提高耐摩擦色牢 度。 2 前处理工序 织物表面越平滑,摩擦牢度表现越好,布面越毛糙,摩擦牢度越差,这与 摩擦阻力大小有关,因此,织物的烧毛要净。 染色半制品毛效的好坏直接影响染料上染时的透染性,透染性越好,染料 上染纤维越充分,附着在纤维表层的染料越少,湿牢度也就越好。退浆也要净, 否则在织物上留有浆料,影响染料透染性。 对于深浓色棉织物,丝光是必要的,未丝光织物的吸色能力差,为了得到 深浓色染色,染料浓度超过纤维的吸色容量,形成过饱和杂色,使许多染料没有 化学固着,从而降低了湿处理牢度。 3 染料选择及染色过程 、

印染厂选用染料是根据染料色卡提供的牢度性能和小样试验来判别染料的湿处 理牢度水平的,因为色卡上牢度是在 1/1 深色下染色,只能作为参考,而以后者 为主。但应对活性染料染色特征值 SERF 加以分析,一般对染料固色率 F 过低 (50% ),E—F 值大于 15%,特别是 S 值>75%时,因为浮色很难清除,所以 不能列为选用染料。表 8—10 为部份活性染料的 SERF 值,作为参考。 表 8 国产竭染用活性染料的染色特征平均值 染料类别 X型 KN 型 S(%) 37.0 44.0 E (% ) 67.0 79.0 R(%) 72.8 67.5 F(%) 48.6 60.0 E—F(%) 18.4 19.0

ME 型 KE 型

54.5 82.7

81.9 92.5

55.8 36.6

67.6 80.7

14.3 11.8

双活性型活性染料 ME 型和 KE 型浮色染料量最少 表 9 KE 型活性染料的染色特征值 染料类别 黄 KE—3G 黄 KE—4R 红 KE—3B 红 KE—7B 蓝 KE—R S ( %) 72 80 82 90 86 E(%) 91 90 88 97 96 R(%) 39.4 34.2 38.2 31.4 36.4 F(%) 81 83 78 86 88 E—F(%) 10 7 10 11 8

表 10 Megafix B 型活性染料的染色特征值 染料类别 黄 B—4RFN 红 B—2BF 红 B—8BFN 蓝 B—2GLN 蓝 B—RV S ( %) 74.41 65.00 75.36 73.47 71.02 E(%) 93.57 89.90 95.63 95.93 93.95 R(%) 44.73 42.26 50.44 49.02 45.36 F(%) 83.89 81.80 84.53 80.22 76.02 E—F(%) 9.68 8.10 11.10 15.71 18.72

染色工艺有关染料是否透染而不是表面染色,其效果大致为竭染>冷轧堆 染色>轧—烘—轧—蒸连续染色>短流程湿蒸连续染色>轧—烘—焙连续染色。 浸染法染色的染料向纤维表面吸附,然后逐步向纤维内部扩散,有较好的 透染效果。 轧—烘—轧—蒸连续染色的烘燥过程中织物上的水分受热由内向外流 动并向空气蒸发,活性染料具有水性,会随着水的运动而发生泳移,结果造成织 物表面染料浓度大于织物内部, 在织物表面形成染料堆积,造成水洗牢度和摩擦 牢度下降。因此,必须根据织物含水率高低,控制烘干温度;织物含水率愈高, 烘干温度相应降低,烘干时间延长。降低织物含水率和添加抗泳移剂,可以抑制 染料向表面泳移。

固色反应是活性染料染色最至关重要的阶段,染色整个过程必须控制朝有 利于固色反应而抑制水解反应的方向发展,以求得到最大的固色率。 染料用量越多, 浮色染料势必也越多, 因此在参照标准染色深度的前提下, 染料用量应当适当,纤维对每一个染料的吸附都有一个极限值,即染色饱和值, 一般不超过饱和值的 10%左右。当染料用量大大超过饱和值后,过量的染料无法 上染固着,只能堆积在织物表面,影响织物的摩擦牢度。并应使用提升力高的活 性染料,在用量不多的情况下达到很高的上染率。 4 后处理

染色以后的纤维内部和表面上有已固着的染料,浮色染料和残余的碱剂和电 解质等杂质,这些杂质清除干净才能使染色物达到最佳染色牢度和色泽鲜艳度。 清除方式是依靠水洗、皂洗和机械外力。染后水洗目的是洗除亲水性浮色以外, 主要是洗去电解质和碱剂, 降低电解质浓度以加大浮色染料与纤维之间的静电斥 力, 使浮色染料较易脱离纤维; 洗除碱剂是防止碱剂在高温皂煮中引起已固着染 料的水解。皂煮所使用的是阴离子表面活性剂,而且易与染料亲和并形成胶束, 减少浮色染料与纤维的亲和力, 形成胶束后使被分散的浮色染料稳定融入于水中。 皂煮后的水洗是去除大量已被皂洗剂分散的浮色染料。 后处理过程中水质非常重 要,工业用水的水质受地区、水源、季节所影响,如果水质硬度较高,含有较高 的 Ca2+、Mg2+等金属离子,它们使能溶于水的磺酸钠盐转变为难溶于水的磺酸 钙(镁)盐色淀,从而削弱了浮色染料的亲水性。因此水质对后处理后染色物的 湿处理牢度有着明显的影响。表 11 为后处理水质对染色物湿牢度的影响。 表 11 后处理水质对染色物湿牢度的影响 色别 拼色处方 Megakix 红 BES 42g/l 酱 Megakix 黄 红 BES 13g/l Megakix 海蓝 BET 7g/l 黑 Megakix 红 <50 4—5 3—4 4 2—3 >370 4—5 3 3 2 后处理用水硬度 (CaCo3ppm) <50 原样变色 白布沾色 干摩擦牢度 4—5 湿摩擦牢 度 2—3

4

4

色 BES 10g/l Megakix 黄 BES 5g/l >370 Megakix 黑 BES 55g/l 硬度较高的水质必须进行软化后使用 4—5 2—3 3 2

五、小结 在上述的影响织物摩擦色牢度的因素中,各因素的作用原理相差很大,影 响程度也各不相同。 色牢度问题看似简单, 但所涉及的因素却相当复杂。 多年来, 无论是在染料研究和生产领域, 还是在纺织染整加工领域,人们投入了大量的人 力和物力,努力解决纺织产品的色牢度问题,并取得了长足的进展,各种新的染 料、新的工艺和新的助剂不断涌现,但存在的问题仍很多,有待于解决。 六参考文献 [1]李立. 解决棉织物活性染料染色湿摩擦牢度问题[J]. 印染, 2004, (7 ) : 23-25. [2]美国纺织化学家和染色家协会.AATCC 技术手册(AATCC 8-2007 耐摩擦 色牢度:AATCC 摩擦仪法)[M].北京:中国纺织出版社,2008. [3]日本工业标准协会.JIS L 0849:2004 纺织品耐摩擦色牢度试验方法 [M].东京:日本工业标准调查会,2004. [4]陈荣圻. 提高活性染料深浓色染色织物湿摩擦牢度[J]. 印染, 2004, (7) : 20-22. [5]李菊竹, 王宜满. 耐摩擦色牢度不同测试方法的比较[J]. 中国纤检, 2006, (12):21-22. [6]陈荣圻.关于活性、分散染色牢度的几个热点问题探讨[J].印染,2004, 30(3):39-47. [7]刘妍.纺织品耐摩擦色牢度不同测试方法的比较[J].青岛大学学报(工 程技术版),2008,23(1):1-3. [8]韩国标准协会. KS K 0650: 2006 摩擦染色体坚牢度试验方法: Crock meter 方法[M].韩国:韩国标准协会,2006. [9]黄茂福.化学助剂分析与应用手册[M].北京:中国纺织出版社,2001, 1740-1749. 六、致谢 本课题在选题及研究过程中是在到老师们的亲切关怀和悉心指导下完成的。 感谢老师严肃的教学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,感染和激励 着我。是我坚持把这篇论文完成下去。从课题的选择到项目的最终完成,历时半 年,从论文选题到搜集资料,从开题报告、写初稿到反复修改,期间经历了各种 不同的心情变换,在写作论文的过程中心情是如此复杂。如今,伴随着这篇毕业

论文的最终成稿,自己有一点成就感。之前的总总努力总算小有成果。在此谨向 老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 我还要感谢培养我四年的母校,没有母校的悉心栽培没有我今日我的成功。 感谢同学们的不离不弃, 让我四年来的生活充满欢乐。 最后感谢父母的悉心培养。 正是你们无微不至的关怀与呵护,促使我日后更加努力的投入新的环境。这也是 我人生中最大的财富感谢导师在学习过程中给予我的帮助。 还要对学长学姐们在 学习和生活中对我的帮助和鼓励表示特别的感谢!


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