【集萃网观察】1、前言
我国是世界纺织品印花技术的发源地之一,如直接印花、防染印花和真蜡防印花等。二十世纪西欧筛网印花技术的开发大大地推动了世界印花纺织品的发展,近年随着欧美等国纺织工业向亚洲国家转移,亚洲国家特别是东南亚已成为世界印花织物的主要生产地区,其产量已超过了世界印花织物产量的一半,我国的印花布产量首当其冲,2005年达到90亿米,为2000年的2.3倍,占世界印花布产量的15%以上。目前我国印花布的最终用途主要用作服装面料、约占80%,用作装饰布的占12%,余下的8%用作工业用布,这与全球用作服装面料的比例高54%,用作装饰布的比例高38%,而用作工业用布的比例高8%有所不同。按印花织物的结构分析,我国和全球的结构基本相似,都以纤维素纤维和涤纶为主,纤维素纤维的印花织物大致上占62%-65%,涂纶和涤/棉混纺织物大致上各占的18%。在纺织印花用着色剂的结构上,我国主要是活性染料和分散染料,两者共占75%-80%,涂料色浆的比例随着装饰布的增加将从目前20%-23%上升;至于还原染料仅用于高档家俱布,军用防伪战斗服和高价值的拔染印花布的印花,使用的比例较低,目前约2%,酸性染料用于羊毛和蚕丝织物的印花,仅用在匀染性和耐缩绒性要求高的织物上,所占比例很低,目前约1%,冰染染料因本身质量和环境保护的问题,在印花织物上已不再使用;我国的这种纺织品印花用着色剂的结构比例与全球的情况有所不同,目前全球市场上的纺织品印花用着色剂主要是涂料,其比例约48%,活性染料的比例在24%-27%,分散染料的比例为14%-16%,其他染料还有还原染料和酸性染料等,前者占5%左右,后者约占3%均比我国高。
2、活性染料的性能对纤维素纤维印花质量的影响
2.1 纤维素直接印花用活性染料的性能要求[1、2]
2.1.1 性能要求
在纤维素纤维印花用染料中活性染料占有重要的地位,目前我国占到45%-50%的比例,列第一位。印花用活性染料的性能要求随印花工艺稍有不同,直接印花用活性染料需满足是下列10个要求:
①有好的溶解度
印花浆中含有尿素、海藻酸钠、碳酸氢钠和防染盐S等化学物质,活性染料在其中必须有好的溶解度,否则染料会产生凝聚,造成印花不匀、色花、色斑和色渍等疵病,也影响色牢度。一般说印花用活性染料的溶解度应在20℃的蒸馏水中超过100g/L,因此印花用活性染料的分子结构中一般含有3个以上(含3个)磺酸基或其他水溶性基团。
②有低的直接性和高的扩散性
为了获得高的颜色轮廓精确性和好的图样重现性,直接印花用活性染料应具有高的扩散性和低的直接性,因此它们的分子结构不能太大,给电子取代基和吸电子取代基的配置适中,空间位阻要小,其分子量一般在750~900。
③有高的印花色浆稳定性
印花用活性染料必须与印花浆中的各种添加剂特别是糊料很好相容,不发生作用,使活性染料在其中能均匀分散且固定在一定位置不流渗,形成局部染色并固着在纤维上或为花纹。
④有好的提升性
印花用活性染料的提升性是一个重要的质量指标,它的影响因素较多,但关键是染料的结构,与发色体的性质有关,与分子大小及空间位阻有关,也与其直接性和染料与纤维的反应性以及形成的共价键的稳定性有关。具有好的提升性的活性染料便于制备深浓色印花色染。
⑤有对固着条件的低敏感性
印花用活性染料对固着条件如碱剂和尿素用量、汽蒸温度和湿度等的敏感性比较小是确保印花重现性的重要条件。
⑥有好的容性
不少印花颜色要用多活性染料拼混组成,因此要求印花用活性染料有好的相容性它也是确保印花重现性的重要条件。这不仅要求各个活性染料有相似的直接性,扩散性和溶解度,还要求它们对固着条件的敏感性都比较小,否则会因各个活性染料的给色量差异导致色泽及色光的变化。
⑦有高的固丰率和对短固着方法的适应性
印花用活性染料要求有高的固着率和对短固着方法的适应性,这样可减少未固着的活性染料、水解的活性染料以及它们对其他纤维的沾污。
⑧有好的日晒牢度和水洗牢度
好的日晒牢度和水洗牢度是印花用活性染料的基本要求之一。众所周知,活性染料的日晒牢度主要取决于母体染料的结构,对偶氮型结构的母体染料来说,黄色和橙色的染料由于偶氮基上氮原子的电子云密度较低,日晒牢度较好;红色和蓝色的染料由于偶氮基上氮原子的电子云密度较高,日晒牢度较差;紫色染料大多为铜络合偶氮结构,日晒牢度较好,但汗一日光牢度不甚满意;其他结构如蒽醌型、酞菁型、甲型等的活性染料的日晒牢度都比较好,除外,活性染料结构中的活性基和连结基结构对其日晒牢度也有影响,不过影响不大。至于活性染料的水洗牢度与染料和纤维间形成的共价键的稳定性有关,稳定性愈大则水洗牢度愈好。
⑨有好的易洗涤性
印花用活性染料的洗涤性与其直接性相关,一般说染料具有低直接性,洗涤性能满足要求。
⑩有符合市场要求的生态性能
印花用活性染料的生态性能色含下列内容:不含有在特定条件(即还原)下会裂解产生24种致癌芳香胺的偶氧染料、不含有致癌性染料、不含有过敏性染料,不含有超标的甲醛、不含有超标的重金属、不含有环境激素、不含有可吸附有机卤化物、不含有其他有害化学物质等。
直接印花用活性染料的这些性能要求包含着色谱性能、印花性能、牢度性能和生态性能等四方面的指标,其中生态性能指标是必不可少的。目前国内外染料制造商和供应商提供的印花专用活性染料大多能满足上述直接印花用活性染料的性能要求,例如Cibacron P型染为(15个品种)Drimarene P型染料(13个品种)、Kayacion P型染料(22个品种)、Rifacion P型染料(15人品种)、Evercion P型染料(15个品种)和我国生产的K型(17个品种)、KN型(14个品种)、M型(16个品种)活性染料等。
2.1.2 使用注意点
①生态性能指标能否达标的问题是需要密切注意的,不管其他质量要求有何变化,符合市场要求的生态性能指标是不可缺少的。
②比较国内外市场上印花用活性染料品种可以看到各公司生产的品种有不少差异,但下列13个品种基本上都生产,即
C.I.活性黄 2、18, C.1活性橙5、12、12、99, C.I 活性红24,
C.I 活性黄5、15、49、71 C.I 活性绿19 C.I 活性黑8.
目前我国生产其中的10个品种即C.I.活性黄2.8,C.I.活性橙5、12、13、C.I.活性24,C.I.活性蓝5、49,C.I.活性绿19,C.I活性黑8, 这说明印花用活性染料生产品种的集中程度不及染色用活性染料品种。
③目前印花用活性染料虽有含一个-氯均三嗪活性基的染料,含一个乙烯砜型活性基的染料、含一个二氟一氯嘧淀活性基的染料、含一个氟氯甲基嘧淀活性基的染料,含两个一氯均三嗪活性基的染料和含两个异种活性基即一个乙烯砜型活性基与一个氯均三嗪活性基的染料等六种类别,但占主流地位的是含有一个-氯均三嗪活性基的染料,上述13个印花用活性染料都是含有一个氯均三嗪活性基的染料,它们的最大缺点是固着率较低,只有50%~60%,个别品种如C.I.活性蓝15的固着率仅40%,这样由于它们的染着率与固着率之差较大,造成染色多、难洗净、易沾染,目前主要的改进措施是在亚氨基连结基上引入烷基,降低染料的直接性,使得水解染料易于洗除,其次是染料的提升性也不高,有些品种难以制备深浓色印花色浆,主要的改进措施是改变染料分子中的取代基以提高其提升性,例如Cibacron Red P-4B(C.I活性红245)、Cibacron Red P-6B(C.I 活性红218)、Cibacron Blue P-6B(C.I 活性蓝262)、Kayacion Yellow P-NRR(C.I.活性橙99)、Kayacion Red P-BN(C、I.活性红226)、Drimarene Blue P-BL(C.I.活性蓝188)等。
④尽管目前双活性基特别是异种双活性基即一个乙烯砜型活性基和一个氯均三嗪活性的印花用染料品种还不多,但我国开发的M型印花用活性染料与K型活性染料相比虽然分子量要大些(分子量在950~1350范围),不过应用性能有了很大的提高,它们不仅适用性强、溶解度大、汗日光牢度好,固着率高,而且提升性和易洗涤性也好,目前已有16个品种,是一类需要进一步研究和提高的印花用活性资料。
2.2 纤维素纤维防拔染印花用活性染料的性能要求[1、2]
随着流行花样要求的不断提高以及市场希望获得轮廓清晰,花纹精细的印制效果,直接印花受到了一定的限制,而使用防拔染印花的印制效果要比直接印花好得多,因此推动了织物防拔染印花技术的发展。目前有三种防拔类印花工艺即拔染印花工艺、防染印花工艺和防拔染花工艺,防拔染印花工艺由于拔白白度较高,色泽鲜艳,因此用得较多。
2.2.1 性能要求
①按照直接印花用活性染料的性能要求
②有好的可拔性和拔白效果
2.2.2 使用注意点
活性染料由于与纤维素纤维之间形成或共价键结合,一般说可拔性比较差,不过研究指出活性染料的可拔性与其结构有一定的关系:
①母体染料为单偶氮结构的活性染料,其活性基连结在母体染料重氮组份上的可拔性优于活性基连结在偶合组份上的可拔性。
②乙烯砜型活性梁料由于其与纤维间形成的共价键遇汽蒸、碱剂在拔染剂的作用下易于断裂,再加上偶氮基的还原裂解,容易取得较好的拔白效果,因此它们的可拔性优于均三嗪型活性染料。
③金属络合活性染料的可拔性不及不含金属络合的活性染料的可拔性。
④蒽醌结构和酞菁结构的活性染料不能被拔染。
根据上述研究结果对现有活性染料进行判断,具有良好的可拔性的活性染料有:
C.I.活性黄1、14、17、18、76、86、145, C.I. 活性橙 7、12、13、16,
C.I. 活性红22、23、35、180, C.I. 活性紫4、5,
C.I. 活性蓝20、171、194、203、213、222, C.I. 活性绿19, C.I. 活性黑5。
其中C.I.活性蓝203、213、222,C.I.活性黑5的拔白度可超过70%。我国生产的品种有C.I. 活性黄1、17、18、145,C.I.活性橙7、12、13、16,C.I.活性红23、25,C.I.活性黄紫5,C.I.活性蓝171、194、203、222,C.I.活性绿19、C.I.活性黑5等17个品种。
3、分散染料的性能对涤纶印花质量的影响
3.1 涤纶直接印花用分散染料的性能要求[2、3]
3.1.1 性能要求
涤纶直接印花用分散染料,需满足下列7个要求:
①有好的分散性能
印花浆中含有柠檬酸、促染剂、聚乙烯醇和印花糊料等化学物质,分散染料在其中必须有好的分散性能,若染料不能均匀地分散而产生凝聚,印花后会出现色斑、色点等疵病。
②有高的升华牢度
分散染料在涤纶织物上直接印制后需高温汽蒸,为了避免颜色相互渗透和沾污,分散染料必具有高的升华牢度。分散染料的升华牢度与其分子结构、分子内偶极性和分子大小等有关。
③有高的日晒牢度
为了避免印制花样经日晒而褪色,要求分散染料具有高的日晒牢度,分散染料的日晒牢度主要取决于分子结构,一般说蒽醌型分散染料的日晒牢度比偶氮型分散染料高,那是因为蒽醌环上2位的氨基或羟基或羟基能与环中间羰基上的氧原子形成稳定的分子的氢键,当染料分子受日光作用时激发态的能量迅速通过分子内氢键进行转移而使染料失去活性,降低了光对染料的氧化破坏作用之故。
④有好的提升性
为了减少印制深色花样的印花浆中的分散染料用量,要求分散染料有好的提升性。分散染料的提升性也与其分子结构有关,一般说偶氮型分散染料的发色强度要比蒽醌型分散染料高,例如红色蒽醌型分散染料的摩尔消光系数在(1.0~1.4)×104(流明/摩尔·厘米),而侧氯型可达(3.0~4.0)(1.0~1.4)×104(流量/摩尔·厘米),蓝色蒽醌型分散染料的摩尔消光系数为(2.0~2.5)104(流量/摩尔·厘米),而偶氮型为(1.0~1.4)×104(流明/摩尔·厘米),若蓝色偶氯型分散染料的重氮组份在2位或2.6位上引入氰基,则其摩尔消光系数可达到(7.0~7.2)(1.0~1.4)×104(流量/摩尔·厘米),不仅使染料向深色转移,而且提高了染料的提升性。
⑤有固着条件的低敏感性
直接印花用分散染料对固着条件如汽蒸温度和湿度等的敏感性比较小是确保印花重现性的重要条件。
⑥有好的相容性
拼混组成的分散染料的各组份染料的相容性也是确保印花重现性的重要条件,它们不仅应有相近或相同的升华牢度,而且对汽蒸温度和湿度等固着条件的敏感性都比较小,不会因给色量差异而造成色泽及色光的变化。
⑦有符合市场要求的生态性能
印花用分散染料的生态性能包含下列内容:不含在特定条件下(即还原)下会裂解产生24种致癌芳香胺的偶氮染料、不含有致癌性染料、不含有过敏性染料、不含有超标的甲醛、不含有超标的重金属、不含有环境激素、不含有吸附有机卤机物、不含有其他有在化学物质等。
直接印花用分散染料的这些性能要求包含着色谱性能、印花性能、牢度性能和生态性能等四方面的指标,其中生态性能指标是必不可少的。目前国内外染料制造商和供应商提供的直接印花用分散染料品种主要有:
C.I.分散黄114、210、211、241,C.I.分散橙30、44、73,C.I分散红54、91、152、153、153:1、167,C.I.分散紫26,C.I.分散蓝60、73、79、183。
它们基本上能满足上述直接印花用分散染料的性能要求。
3.1.2 使用注意点
①符合市场要求的生态性能指标是不可缺少的,不管其他质量要求有何变化。
②比较国内外市场上的涤纶直接印花分散染料品种看到仍以老品种为主,主要的品种有近20个,其集中程度远比染色用分散染料品种要差,但比直接印花用活性染料品种来得集中。
③目前涤纶直接印花用分散染料中虽然有苯系偶氮型、杂环偶氮型、蒽醌型、苯乙烯类和喹酞酮类等结构,但占主流地位的是苯系偶氮型结构和杂环偶氮型结构,它们都具有鲜艳性好,发色强度较高,日晒和升华等牢度好等优点,在黄色品种的结构中一般都含有吡啶酮衍生物作偶合组份,在红色品种的结构中偶合组份上一般都含有氰乙基,在蓝色品种的结构中偶合组份上含有氰乙基或在重氮组份上含有氰基;至于蒽醌型结构的分散染料,占第二位,特别是红色和蓝色印花用蒽醌型分散染料,它们的日晒寂度很好,升华牢度虽不如偶氮型分散染料,但由于蒽醌环的 位上含有氨基,此氨基与环中间羰基的氧原子之间形成稳定的分子内氢键,再加下蒽醌环的2位上引入了大的取代基,提高了其升华牢度,一般也可达到4~5级,不过这类染料的提升性一般较低,但由于印花与染色不同,染料渗透性低,织物表观花泽的深浅问题不很严重,因此蒽醌型分散染料仍为印花技术人员所采用。
④目前印花用分散染料的发展集中在鲜艳性、发色强度、日晒牢度,升华牢度和提升性等的进一步提高上,从化学结构来看,红色和蓝色品种比较集中在杂环偶氮型的结构上,如C.I.分散红338、340等是以1、3、4—噻二唑为重氮组份的杂环偶氮型分散染料,C.I.分散蓝356、367等是以噻吩、异噻唑等为重氮组份的杂环偶氮型分散染料,它们不仅色泽鲜艳、摩尔消光系数高,而且日晒牢度可达到6~7级、升华牢度可达到5级,至于黄色品种比较集中在杂环结构上,如萘四甲酰亚胺的苯并咪唑结构,它们具有鲜艳的色泽、高的摩尔消光系数,日晒牢度达6-7级,升华牢度为4~5级。
3.2 超细涤纶直接印花用分散染料的性能要求
超细涤纶直接印花用分散资料与染色用分散染料不同,由于印花的匀染问题不大,染料渗透性低、织物表观色泽的深浅问题不很严重或说染深性问题不很突出,又有比较好的固着条件、还原清洗后的湿牢度问题也不突出,因此其直接印花用分散染料的性能要求和普通涤纶直接印花用分散染料的性能要求基本相同,主要要求①生态性能要好②有高的升华牢度③有优异的日晒牢度④有好的提升性。下列条件可用作超细涤纶直接印花的分散染料:
C.I.分散黄5、93,C.I.分散橙49、66,C.I分散红91、92、132,
C.I.分散紫26、36,C.I.分散蓝87、94、148、165:1、367。
它们的日晒牢度都在5~6级以上,有的达到7~8级,升华牢度也在4级以上,有的达到5级,它们的结构特征与普通涤纶直接印花用分散染料相似,因此它们也能用于普通涤纶的印花。目前我国在生产的分散染料有C.I分散黄5,C.I.分散红91、92,C.I分散紫26,C.I分散蓝87、148、165:12、367等。
3.3涤纶防拔染印花用分散染料的性能要求[2、2]
与活性染料相比,分散染料的可拔性更好,可以选用的地色分散染料和着色分散染料更多,因此在涤纶上防拔染印花在工艺用得较多,不过地色分散染料和着色分散染料的性能要求有所不同。
3.3.1 地色分散染料的性能要求
地色分散染料除了应满足直接印花用分散染料的性能要求外,还要求其具有良好的可还原拔染性和拔白效果,因此地色分散染料的结构都是偶氮型,它们在还原剂作用下会裂解成两种芳香胺,由于这些还原裂解物呈现不同深度的黄色且对涤纶织物有一定亲和力,很难从织物上完会去除而影响到织物的白度,所以作为地色分散染料的拔白度也有一定的要求,一般认为拔白度在65%左右的分散染料可以作为深地色拔白的地色分散染料。下列分散染料具有好的拔白效果,可用作为地色分散染料,我国也都在生产:
①杂环偶氮型分散染料,如C.I.分散黄79,C.I.分散红153,C.I.分散蓝148,C.I分散绿9。
②含有酯基或羟乙基的苯系偶氮型分散染料,如C.I.分散红5、17、54、74,C.I.分散紫33,C.I.分散综19。
3.3.2 着色分散染料的性能要求
着色分散染料除了应满足直接印花用分数染料的性能要求外,还要求其具有好的耐还原性,因此着色分散染料的结构以喹酞酮类和蒽醌型为主,在这些染料的结构中羰基的周位氨基、羟基或亚氨基等基因,它们能与羰基的氧原子之间形成的稳定的分子内氢键而具有好的耐还原性,这些染料在与拔染剂同浆印花时不会为还原剂所分解,当地色分散染料遭受还原裂解破坏的同时,它们在同一花型上印花。下列分散染料具有好的耐还原性,可用作着色分散染料,我国在生产除紫色外的大部分品种。
①喹酞酮类分散染料,如C.I.分散黄54、64、160.
②蒽醌型分散染料,如C.I.分散橙119,C.I.分散红60、91、92、127、164、207,C.I.分散紫27、35、46,C.I.分散蓝56、60、73、87、158、198。
4、涤/棉混纺织物印花用染料的性能要求[1、2、3]
目前市场上涤/棉混纺织物印花用染料有两种类型:
①由分散染料和活性染料拼混组成的混合染料,例如Resocoton染料是由Resolin分散染料和Levafix活性染料组成的混合染料;我国也有用印花用分散染料和双(3-羧酸吡啶基)均三嗪活性染料组成的混合染料,它能在中性介质和双氰胺存在的情况下对涤/棉混纺织物印花,解决了碱性高温焙烘棉纤维泛黄和分散染料上色不深的问题,使印花的鲜艳性得到改善,牢度也能满足要求,因此对组成涤/棉混纺织物印花用混合染料的分散染料和活性染料除了应满足直接印花用对应染料的性能要求外,对分散染料来说还必须具有良好的耐碱性和低的棉纤维沾污性,否则活性染料的碱固着工艺会影响分散染料的鲜艳性和给色量,分散染料也会对白地和棉纤维产生沾污,同样对活性染料也必须具有低的涤纶沾污生,为了克服分散染料和活性染料组成的混合染料对涤/棉混纺织物印花时生产的沾污和影响分散涤料鲜艳性与固着率的疵病,英国ICI公司在上世纪七十年代未开发了用含有双羧酸酯的分散染料——Dispersol PC和含膦酸基的活性染料——Pricion T以2:1的比例组成的液状混合染料——Procilene染料,其中的活性染料能在pH为6的弱酸性解质中高温(120℃)下固着,这一条件正好与分散染料在涤纶上的热熔固着条件相一致,当用碱洗涤时分散染料中的双羟酯基会水角成羧酸钠盐而成水溶性染料,它既容易从纤维上洗除,对棉纤维的亲和力也很低,不会沾污白地和棉纤维,显然采用这两种染料进行同浆印花是比较理想的,目前这种染料已有从黄色到黑色共9个品种,它不仅可用于涤/棉混纺织物地直接印花,还可用于该织物的防拔染印花。我国在上世纪八十年代也曾开发过,目前无对应商品。
②用一种类型染料同时对涤、棉两种纤维印花的单一染料。由于涤纶和棉两种纤维的染色性能完全不同,要寻找一种必须对两种纤维都有亲和力的染料的难度是很大的。目前市场上已有Polyestren、Cellestren等染料,其中Cellestren染料已有15个品种,它们是从4500个染料中筛选出来的,都是分子量较大(800~1600)的分散染料,在涤/棉混纺织物上印花能获得完全一致地色泽、固着率也高(≥90%),无白地沾污、牢度良好、应用方便。目前我国也无对应商品。
5、涂料印花在色浆的性能对纤维印花质量的影响[4]
5.1 性能要求
涂料印花织物上的颜色是通过涂料印花色浆得到的,涂料印花色浆是由颜料、分散剂、表面活性剂(乳化剂和润湿剂)和水经高速预分散后再经高剪切力机械研磨加工而成的颜料浆状体,其性能要求除了粒径(最好小于1微米)、粒经分布均匀、色泽鲜艳、有优异的牢度(日晒牢度、氯候牢度和耐干洗牢度)、好的耐热性以及有很好的与粘合剂和增稠剂等的相容性之外,这必须满足生态性能的要求即不含有会在特定条件(即还原)下裂解产生24种致癌芳香胺的偶氮颜料、不含有超标的重金属、不含有超标的甲醛、不含有环境激素、不含有烷基酚聚氧乙烯醚以及不含有其他有害化学物质等。
5.2 使用注意点
5.2.1根据上述性能要求,目前国内外市场上用于制造涂料印花色浆但可能存在生态问题的有机颜料有57个品种,即
C.I.颜料黄12、13、14、16、17、25、49、55、63、83、87、90、106、107、114、121、124、126、127、136、152、170、171、172、174、176、188、194,
C.I颜料橙 3、13、14、15、16、31、34、35、37、44、47、50、63,
C.I颜料红 7、8、17、22、37、38、39、41、42、67、114、162,
C.I颜料蓝25、26, C.I颜料绿10,C.I颜料棕3。
它们涉及的致癌芳香胺有8种即3.3'—双氯联苯胺(DCB)、3.3'—二甲氧基联苯胺(DMB)、2-甲基硝基本胺(大红色基G)、联苯胺、3.3'—二甲基联苯胺,2-甲基氯苯胺(红色基TR)、邻氨基本甲醚和对氯苯胺,其中用3.3'—双氯联苯胺制造的黄色、橙色和红色颜料最多、共26个、占可能有生态问题的有机颜料品种数的45.6%,其次是用3.3'—二甲氧基联苯胺制造的橙色,红色和蓝色颜料共10个,占可能有生态问题的有机颜料品种数的17.5%,第三位是ET 2-甲基-5-硝基ASG 胺制造的红色颜料共6个、占可能有生态问题的有机颜料品种数的10.5%;用3.3'—双RNV 联苯胺,3.3'—二甲氧基联苯胺和3.3'—甲基联苯胺制造的有机颜料虽然已被证明在标准SW 测条件下SW 测不出因内源代谢裂解产生的致癌芳香胺,因此没有产生肿瘤的活性即不具有致癌性,但研究发现若使用一个过量的、强碱性的甲醇和氨的混合物即用比标准检测法更严厉的条件进行扦测可以发现用3.3'—双氯联苯胺等制造的偶氮颜料仍会裂解产生超过界限值的致癌芳香胺,而这种裂解不仅与颜料结构有关,还与应用方法和印染的质量包括所用的粘合剂体系,颜色深度和织物等因素有关,因此目前从人体的毒物学要求出发,尽管上述可能有生态问题的有机颜料大都具有优异的日晒牢度和好的耐热性,但国外公司基本上都不选用3.3'—双氯联苯胺,3.3'—二甲氧基联苯胺和3.3'—二甲基联苯胺作重氮组份制造的有机颜料来制备涂料印花浆;至于用2-甲基-5-硝基本胺制造的红色有机颜料已明确禁用,用其他致癌芳香胺制造的有机颜料也不列为选择的对象,例如Ciba精化公司Unisperse涂料印花浆和Dystar公司的Imperon HF涂料印花色浆等都是如此,它们不仅是环保型涂料印花色浆,而且涂料粒径小,在0.1~1.0μm范围,粒径分布也均匀、大部分为0.1μm,显著也提高了印花质量,我国生产的涂料印花色浆中好些品种仍使用上述可能有生态问题的有机颜料来制造,特别是用3.3'—双氯联苯胺制造的黄色和橙色有机颜料,而且涂料粒径较大和粒径分布不均匀,影响到涂料印花的质量。目前可以取代上述可能有生态问题的黄色,橙色和红色有机颜料的主要品种有C.I.颜料黄1、3、65、74,C.I.颜料橙5,C.I.颜料红2、31、146、170等,它们都具有好的耐热性和优良的日晒牢度,我国也都有生产。
5.2.2涂料印花物的牢度除了与涂料印花色浆有关外,还与下列因素密切关联。
①涂料颗粒大小与形状的因素。涂料颗粒大小一般以0.5~0.05μm最佳,但与色泽有关,一般蓝色颗粒较小,红色与黄色颗粒稍大,大于2μm的颗粒,牢度明显下降。涂料颗粒有规则圆形与不规则多角形之分,以有规则圆形较为理想。
②粘合剂的因素。涂料印花质量的好坏,粘合剂是关键,应根据不同的情况选用如涤/棉混纺织物印花时应考虑粘合剂的成膜牢度及时热性和热度性,或膜牢度包括膜本身的牢度和膜在织物的缚合力,缚合力不良会造成熨烫时膜的脱落,促使花纹剥皮,故粘合剂及交联剂的用量要比纯绵织物上高,一般不少于40%~50%,交联剂不小于3%,并尽量选用热度性好的粘合剂,这样不易泛黄,牢度也好,为改善手感或提高牢度,也可选用混合粘合剂。
③粘合剂用量的因素。粘合剂的用量应根据涂料印花深浅而定,还要根据遮盖力大小决定,若用量过多,会造成或手感发硬,印制困难、刮色不清、拖刀拖浆、堵塞网眼,搭缸严重,衬布损耗大,成本增加。一般深色用量30%~50%,中色用量20%~30%,浅色用量10%~20%。
④交联剂的因素。一般低温固着可选用交联剂EH或FH,高温固着可选用6MD、2D树脂等,若粘合剂选择自交联的,则中浅色可不加交联剂,深色可加些。涂料与活性染性染料同浆时不宜选用交联剂EH、因EH吸污严重。活性染料地色防染用6MD较好,因防染剂中加硫酸铵,可作6MD的催化剂,总之,交联剂的选择根据印花浆处方,加工工艺条件、粘合剂的成分、同印的其他染料,塞网等综合情况合理考虑。用量一般在0.5%~7%之间。
⑤催化剂的因素。自交联粘合剂或粘合剂中加入6MD、2D树脂等作交联剂时,需加入催化剂以降低焙烘温度,提高牢度,缩短时间,常用的催化剂有氯化镁,氯化铵、硫酸铵、磷酸氢二铵、柠檬酸、酒石酸等。若催化剂选择不当,会使皮膜变黄或脆布或印染不稳定,选择得好,会提高刷洗牢度和印花色浆稳定性等。
⑥焙烘温度和时间的因素。涂料印花后,焙烘温度是保证印花牢度的重要因素之一,一般应以130~150℃焙烘3~5min,而且最好是用热风焙烘。用汽蒸焙烘时刷洗牢度要比热风低0.5~1级,具体焙烘温度,时间又因所用催化剂而异。
⑦增稠剂的因素。应选用液滴分布均匀、液滴小、有较好增稠效果的增稠剂,可提高刷洗牢度和湿摩擦牢度。
⑧吸湿剂和柔软剂的因素。为了防止涂料印染过早成膜和不影响成膜速度与强度,需加入吸湿剂,使用时必须谨慎,用量应加控制,大多数选用尿素为好,用量为3%~5%。为改善涂料印花的手感,色浆中还适当加入柔软剂,用量不超过2%,否则皮膜膜松驰,影响牢度。
⑨印花后树脂整理剂的因素。如用50%变性三聚氰胺甲醛树脂、柔软剂、硫酸铵按一定比例配成的浸轧液浸轧和150℃焙烘可提高刷洗牢度。
6、其他新印花技术用染料的性能要求
6.1 转移印花用染料的性能要求
6.1.1 涤纶织物上转移花用分散染料的性能要求[2、3]
①性能要求
目前分散染料在涤纶织物上进行转移印花的技术比较成熟,它具有工艺和设备简单、图案精精致、投资不多、适应多品种小批量生产、又无废水排放等优点,很受美国、西欧和远东地区的喜爱,大约占到世界印花市场份额的6%。这种印花技术对分散染料的性能要求与直接印花用分散染料有所不同,它们的升华温度不能太高,一般要求低于210℃,因此染料的分子量不能太大,大致上分子量在250左右;另外,染料要有好的水洗牢度,色泽也要鲜艳且有较高的发色强度。目前市场上适合在涤纶织物上转移印花的分散染料有:
C.I.分散黄5、42、54, C.I.分散红60, C.I.分散蓝14。
②使用注意点
市场上供应的一部分转移印花用分散染料是过敏性染料,如C.I分散黄3、9,C.I.分散橙3,C.I.分散红1、11.17,C.I.分散蓝3、26等,尽管我国法律上尚未对过敏性分散染料作出禁用的规定,但欧盟,欧洲的一些民间组织和品牌纺织销售商等对纺织品上的过敏性染料有严格规定甚至禁用,如ECO-Tex Standared 100中规定其量不能超过60mg/kg、ECO-label中明确禁用过敏性染料等,因此生产和使用企业必须严格监控。
6.1.2
①纯棉织物用及涤棉混纺织物上转移印花用特种染料的性能要求[5]用分散染料转移印花时,为了提高分散染料对棉纤维的亲和力必须将棉织物进行变性,其变性方法有:
i,纤维素化学变化,例如乙酰化或苯甲酰化或用丙烯腈溶液处理或与异氰酸盐反应等。
ii,用树脂或交联剂处理。
iii,用高沸点溶胀剂如乙二醇、三甘醇等处理。
但均未产业化。
②棉织物用特种印染整理剂进行特殊加工后,用特种染染色墨制成的印有花纹图案的转移印花纸与其在一定温度、一定压力条件下一起经过热压达到多套色精细印花的目的,它也适用于涤/棉混纺织物的转移印花。该技术由北京华旭缔拓纺织科技有限公司开发成功。
③日本松井色素化学公司近年开发了一种涂料转移印花,它是热转移耐晒印花,可适用于任何纤维织物,印花后不影响手感且耐晒、耐磨和耐干洗,目前主要用于口袋和袜子的印花。
6.1.3 其他合成纤维织物上转移印花用分散染料的性能要求
分散染料转移印花原则上可适用于各种合成纤维的织物、如腈纶、锦纶等,也可用于二醋酯纤维,三醋酯纤维上。
6.2 喷墨印花用染料墨水和颜料墨水的性能要求[6]
在纺织品上采用喷墨印花技术已经研究和发展了30多年时间,近10多年进展较快,这种新型纺织印花技术对个性化、时尚化、小批量、低成本、低污染、快交货等非常有利,受到了整个印染界的关注,不过上至新世纪之初由于它的印花速度太慢阻止了它的推广应用。前不久,国际上通过技术攻关使喷墨印花速度取得了突破性进展,从原来的10~20m2/h提高到150m2/h,可应对时装面料市场中等批量增长所需的速度,灵活性,精确性和高质量持续性等的需求。目前尽管采用这种新技术的印花织物产量还不大,但预计到2010年将会占到世界即在织物产量的8%~10%,这种新型纺织印花技术对喷墨墨水具有不同的粘度、表面张力、导电率、相对密度和pH值等指标,用于制造喷墨墨水的染料或颜料必须具有高的发色强度、鲜艳的色泽、很好的溶解度(指水溶性染料、要求水中的溶解度在5%~20%)或很细的粒度占均匀的粒径分布(指非水溶性染料和颜料、要求粒子小于0.1μm)、高纯度、低的盐高子残留与不溶物(不溶物粒径小于0.5微米)和适于纺织品应用的好的各种色牢度与优异的耐热性,低沾污性以及与其他添加剂好的相容性,同时它们必也须具有符合市场要求的生态性能,另外水溶性染料还应具有低的聚集作用和自身缔合作用,非水溶性染料和颜料应具有好的高温分散稳定性等。适用的染料有活性染料、酸性染料和分散染料,适用的颜料有碳黑和有机颜料等,涉及的品种较多,其中适用的活性染料品种有约50个,常用的品种是C.I.活性黄95,C.I.活性红218、226,C.I.活性蓝203、220,C.I.活性黑39。目前国际市场上比较有名的喷墨墨水有Ciba精化公司的Cibacron MI(活性染料)、Lanaset SI(酸性染料)、Terasil DI(分散染料——用于涤纶直接印花)、Terasil TI(分散染料——用于涤纶织转移印花)、Irgaphor TBT HC和Irgophor SPD(皆为颜料);Dystar公司的Jettex R(活性染料)和Jettex A(酸性染料);DuPont Ink Jet公司的Fabric Fast Ink(水性涂料墨水);BASF公司的Helizarin EVO P-100(含多功能聚合物的颜料墨水)等。我国也已开发出活性染料墨水商品并已供应市场。
7、结语
目前世界印花织物已超过600亿米,随着世界经济的进一步发展,市场对印花织物的需求将进一步增长,对印花织物的质量要求将进一步提高,尽管在过去的二十多年里印花用染料与涂料的发展速度和印花用新染料与新涂料的开发不及染色用染料,但市场对印花用新染料与新涂料的技术要求和需求仍是很迫切的,特别是喷墨印花技术作为近年一项重要的印花创新技术愈来愈获得纺织界的重视和关注,研究和开发与其性能要求相应的新型喷墨墨水用染料与颜料将会进一步推动和促进印花用染料与涂料的技术进步和产量增长。
来源:中国染料专业委员会 作者:章 杰