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筒子纱染色中的拼色技术-无锡市万鹏纺织机械有限公司
筒子纱染色中的拼色技术


筒子纱染色绝大部分是客户来样仿色。接到来样后选用染料一般有两种方法。

一是以选用近似色的染料为主色,然后添加少量其他调整色光的染料,这种方法能获得较好的重现性及匀染效果,但要求染料色谱齐全。另一种方法是采用“三原色”拼色,如活性染料、分散染料、阳离子染料等。

一、拼色及其注意点

在印染加工中,将两种或两种以上的染料混合起来使用的过程称为拼色或配色。染料拼色时,一般应注意以下几点:

(1)拼色时应选用同种类型的染料,以利于染色工艺的控制及工艺的简化。

(2)染料的染色性能如直接性、上染速率、染色牢度等应相近,以利于色光的控制。否则染后色光不一,在后加工或使用过程中会因褪色程度不同而导致色光的改变。

(3)拼色用染料的只数应尽量少,以便于色光的控制。

(4)掌握余色原理。余色是指两种颜色有相互消减的特性。图1是几种颜色的余色关系图。如一个带红光的蓝色,如果认为红光太重,就可以加少量红色的余色(绿色染料)来消减。但一定要注意余色原理用来调整色光,只是微量的调节,用量太多会影响色泽深度和鲜艳度。拼色时,当染料之间的亲和力及上染速率相差太大时,会使在不同的染色时刻纱线的色相不相同。在极端情况下,高亲和力、低上染速率的染料会把先上染的低亲和力高上染速率的染料取代下来。

二、染料的选择

1、染料三原色

所谓“三原色”(Three Primary Colors)是指三个独立的颜色,其中任何一个原色都不能由另外两种原色混合而成,而其他非原色则可由这三个原色按一定的比例混合而成。色彩有两种,一种是光源色,另一种是因光源色而显色的物体色。因而“三原色”有加法三原色和减法三原色之分,两者有联系,但拼混结果完全不同。

(1)加法三原色

按波长()从380—780nm,可分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色光。这种由单波长组成的、再也不可被分解的光称为单色光(而一般将波长范围较窄的光也看成是单色光)。其中红光(=700nm)、绿光(=546.Inn)、蓝光(=435.8nm)三种高纯色光按不同比例混合可得到众多颜色(而不是所有颜色)的光及白光。而其他单色光却无此功能。因而人们将红、绿、蓝三种单色光称为光的三原色。由于它是以光的垒加混合而获得其他颜色的光,所以被称为加法三原色。这三种光在色度图三角形上处于三个顶角。

(2)互为补色的单色光

不仅从红至紫七种单色光或加法三原色三种光以一定方式混合可得到白光,在可见光谱中,蓝光(=435.8nm)与黄光(=580nm),或绿光(=541.6nm)与品红光(=610nm),或红光(=700nm)与青光(=495nm),仅两种光以一定方式混合也可以得到白光。这种两两成对的关系称为互为补色。该对单色光称为互为补色的光。

(3)减法三原色(非发光体的颜色)

①物体的颜色:人们日常接触到的大部分是物体(透明体或不透明体)的颜色。当入射光照射在不透明体表面时,其中可能某些波长的光波被吸收,另一些波长的光波被反射。当入射光是白光时,其反射出来的光包含了被吸收光波的补色光波,因而物体就表现为该光波的颜色。同时,其他两两成对互为补色的白光也被反射出来,但由于白光不显示颜色,所以不影响该物体的色相。

②减法三原色:当物体吸收了加法三原色的光波后,就反射出它们的补色光,即:

吸收蓝色光波(=435.8nm),反射出黄光(=580nm),物体呈黄色。

吸收绿色光波(=546.1nm),反射出品红光(=610nm),物体呈品红色。

吸收红色光波(=700nm),反射出青光( =495nm),物体呈青色。

研究指出,只有三种色的物质,它们在以一定方式拼混时,能组成最广范围颜色。这三种颜色位于色度三角形上从红、黄、蓝三顶角分别通过形成白光的点的自线延伸到三边之交点。

③加法、减法三原色拼色效果相异:

加法三原色和减法三原色产生颜色的原理不同,它们各自相拼混的效果也不同。如相互为补色的减法三原色相拼混得到黑色(及各种情况的灰色),而不是加法三原色相拼混得到的白色。

(4)三原色染料

几乎每个活性染料和分散染料的生产商或拼混商都会推出其“三原色”大部分为红、黄、蓝。但使用厂发现使用这种三原色有不少颜色拼不出来。其主要原因就是这种三原色不规范,因而其色域不广。作为减法三原色,只有品红、黄、青才是“真正”的三原色,才有最广阔的拼色表达能力,即色域宽广。判别减法三原色最好的方法就是在分光光度计上测其最大吸收波长,当波长分别最接近700nm、546.1nm、435.8nm时才是真正的“三原色”。

2、提升力

所谓提升力是指染料应用于染色时,随染料用量逐步增加,染物(纱线)上得色深度相应递增的程度。

提升力好的染料,其染色深度会按用料比例的增加而加深,说明染料有较好的染深性。提升力差的染料,染深性差,达到一定深度后得色深度不再随染料用量的增加而加深。在同一类染料中,不同品种之间,提升力差异很大。染深色时应选用提升力高的染料,染鲜艳的浅色时应着重考虑匀染性而选用提升力低一些的染料,在三原色中有浅色三原色组与深色三原色组之分。应该说明的是,即使染料的提升力很好,其用量与染色深度也并不始终成线性关系,而是随着用量的增加,其深度增加逐渐缓慢。染料提升力的测试可参阅GB2397《分散染料提升力测定方法》。当其中某档试样深度与前一档(相差1%染料量)深度差不低于褪色样卡上的4级时,可作为该染料的最高得色率,即提升力。

3、相容性

纱线染色时只用一种染料的情况很少,一般总有2—3种染料相拼混进行染色,有时对混纺纱线(如T/R、T/C、N/C等)需两种染料(如分散/活性)同浴染色。染浴中有各种染料,还有其要求加上的一系列助剂。染色时就存在着染料之间、助剂之间、染料与助剂之间的相容性问题。

所谓相容性就是指同浴染色的各种染化料相互混合有利于(至少不会妨碍)染色过程的正常进行。如有些染料(或助剂)是阴离子性的(如酸性染料、直接染料),而有些是阳离子性的(如碱性染料、阳离子染料)。有的染料染色要求酸性浴(如分散染料、阳离子染料、酸性染料),有的染料染色要求碱性浴(如还原染料)。有的染料要求在还原性浴中进行染色,而有的染料在还原浴中会被破坏。有的染料要求室温染色,有的要求中温染色,有的要求高温(100℃以上)染色等等。它们彼此之间不能同浴染色,因为彼此不相容。出于产品的需要(如混纺纱线),如果一定要用两种不相容的染料染色,就只能用=浴法,有的可用一浴=步法,或采取“隔离”措施。

三、染料的配伍性及其测定

纱线染色要求色相和深度稳定,不受外界条件的变化而波动。为此必须保证在染色过程中,纱线的色相及染液中各种染料的浓度比例维持不变。染料和处方的这种表现称为配伍性好。如:阳离子染料染腈纶时,纤维上的染座(即酸性基团)是一定的,而且也是有限的。在拼染时,由于染料的上染速率不同,染料之间会产生竞染现象,因此,应选择上染速率相等、配伍性好的染料进行拼色。

1、配伍性

所谓配伍性是指两种或两种以上的染料拼染时,其上染速率相等,当染色时间不断增加,染物只是颜色加深而色光不变。染料的配伍性常用配伍值K(1—5)来表示。K值小,表示染料的上染速率快,上染百分率高,但匀染性差;K值大,染料的上染速率慢,匀染性好,但上染百分率低。染浅色时尽量选用K值较大的染料,以获得较好的匀染效果;染深色时,尽量选用K值较小的染料,以提高染料的上染百分率。拼色时尽量选择K值相等或相近的染料,以获得较好的染色效果和重现性,若以某一染料为主色,加入极少量的其他染料,可不考虑配伍性。

影响染料之间配伍性的主要因素是染料的亲和力及上染速率。亲和力与工厂里常说的直接性都是指染料上染纤维的倾向和能力。而直接性是一个比较笼统的概念。一般染料的平衡上染百分率高,就认为该染料的直接性高。而亲和力有其具体的热力学数值 但是亲和力与直接性并不表示纤维对染料的最大吸附量,而要用饱和值(Df)来表示。亲和力大,染色的色牢度好,移染性差,当染料上染速度过快时,一旦不匀染就难以弥补。同样亲和力过高,还容易造成环染,严重时出现“白芯”。 拼色时,当染料之间的亲和力及上染速率相差太大时,会使在不同的染色时刻纱线的色相不相同。在极端情况下,高亲和力、低上染速率的染料会把先上染的低亲和力高上染速率的染料取代下来。拼色染料之间上染速率相差较大也会造成染色过程中前后色相的差异,说明处方中染料之间的配伍性不好。

2、配伍性测定

阳离子染料配伍性可从手册或色卡上直接查得其配伍值(K),应选用K值一致的染料相拼混;

酸性染料可用公式计算出处方中染料的配伍指数(K),并使K=1(但比较麻烦);活性染料可查各染料的S(直接性,加碱前的吸附率)、E(加碱后吸尽值)、R(加碱10min后的固色率)、F(洗去浮色后的固色率)值,并将各染料之间这些数值的差异控制在15%范围内,还可观察各种染料的上染速率曲线是否吻合。

也可以用在小样机中进行染色试验的方法来了解染料的配伍性,即从染色开始到结束(染料必须未吸尽),在一定的时间间隔内吸取染液,并在分光光度计上分别测其吸收光谱曲线,如果各曲线的形状基本相似,则说明处方中各染料配伍性良好。

另外,采用两种或两种以上的染料在同一染浴先后染色数块织物,根据染后织物的颜色深浅和色光变化来测定的。

准确称取一定质量的织物(或纱线),并将其均匀分成5份。将配制好的染液(染液按常规配制)加热至规定温度后,投入第一份染3min后取出,再投入第二份染3min取出,重复此操作,连续染5份。染毕进行相应的后处理、晾干并进行编号。然后对比5份试样得色情况,若5份试样色相相同,仅有浓淡的变化,则说明拼色用染料配伍性能好,可以拼色;若5份试样的颜色既发生了浓淡的变化,又发生了色相的变化,说明拼色用染料不配伍,不能拼色。

四、染色饱和值

饱和值(Df) 是指在一定条件下,染料的上染不再随染液浓度的提高而增加,此时纤维上的染料浓度称为该染料在该条件下的染色饱和值。它表示染料在该条件下在纤维上的最大吸附量。饱和值(Df)决定了该染料在该条件下能染得的最大表观深度。每一只染料对纤维的上染能力不同,都有各自的染色饱和值。染料的饱和值是指在规定的染色条件下(T=100℃,pH=4.5土0.2,浴比1:100,回流染色4h),染料在某纤维上的最高百分含量,以Sd表示。纤维的染色饱和值Sf与某一染料的染色饱和值Sd的比值称为该染料的饱和系数f。饱和系数f用来判断某染料上染纤维的能力。f值越小,染料上染量越高,越易染成浓色。饱和系数对确定的染料是一个常数,根据染料的饱和系数和纤维的染色饱和值,可计算出该染料在纤维上的染色饱和值。

在实际生产应用中,由纤维的染色饱和值和所用染料的饱和系数可计算染料的合理用量,或判断染色处方的合理性。染色时,染料的用量与饱和系数的乘积之和应等于或小于纤维的染色饱和值,否则不仅浪费染料,而且易造成浮色,影响染色牢度。


例如:用阳离子艳红5GN(饱和系数为0.68)染国产腈纶(染色饱和值为2.3%),染料用量(对纤维重)为4%,问该处方是否合理?如不合理,其染料的最大用量应为多少?

由上述理论可知,染料的用量与饱和系数的乘积应小于或等于纤维的染色饱和值,而该处方中,[D]f=4%068=2.72%(>2.3%),所以染料的用量不合理。染料的最大用量为。

五、覆盖性

同种纤维(如涤纶)在制造或生长过程中的条件不同,常常会出现品质上的某种差异,染色后会暴露出色相或表观深度的差异(如织物出现色档)。而不同染料对这种品质有差异的纤维进行染色后表现出的色差在程度上有所不同,这种性能称为染料的覆盖性。

各种应用染料都存在覆盖性的问题。一般来说,初染率高,移染性低,扩散性差的染料,其覆盖性也差。但反之,并非初染率低,移染性好的染料其覆盖性就一定很好。

六、染色加和性

当几种染料拼混染色时,有的染料的吸附等温曲线和上染率与单独染色时基本一样,纤维中混合染料量基本上等于它们单独染色时的上染量之和,这种性质就称为处方中染料的染色加和性好或染阻小。反之,有一些染料拼混染色时,不论是等温吸附曲线,还是上染率,都与单独染色时有很大的不同,它们的平衡吸附量低于各染料单独染色时的平衡吸附量之和,即其加和性差或染阻大。

染色加和性的好坏是对某一染料组合(处方)而言的,A染料在甲处方中与另几种染料加和性好,到了乙处方换了其他染料,其加和性不一定也好。加和性好的处方主要发生在几种染料的结构(分子组成、极性、晶型特征等)和性质相差较大的场合。反之,加和性差,主要出现在处方中几种染料结构、性质相似的情况下。

染料的加和性与拼色关系十分密切,尤其是在染深色时,其直接关系到处方中染料的提升力和纤维的染色饱和值。为了获得深色,可用几种不同结构而色相基本一致的染料拼混,以达到要求的表观深度。事实上有些染料,如超细纤维专用的深色染料就是采用染料的加和性来获得深色的。

七、禁用染料

受“绿色消费”浪潮的影响,20世纪末,德国等欧洲国家首先对纺织品提出了对人健康和环境保护的新要求,并由此逐渐形成了以Oeko—Tex Sandard l00为代表的国际纺织品生态标准。标准规范了对生态纺织品的具体要求,受到了世界各国,尤其是发达国家的普遍关注,它必将发展成全球纺织贸易的共同要求。我国对此也十分重视,因为它不仅与我国纺织品的出口有关,同时也有利于造福人类。生态纺织品禁止使用下列四类染化料:


(1)可以分解成MAK(Ⅲ)A1和A2组中芳胺类的偶氮染料,共计23种。

(2)致癌染料:有13种(Oeko—Tex200规定为7种)。

(3)过敏染料:有19种。

(4)染色中有机氯载体及其他。

至今列入上述禁用染料的不少于183种(德国法令禁用118种),其中分散染料有19种,直接染料有103种,酸性染料有31种,不溶性偶氮染料的色基和色酚(纳夫妥染料)有15种,碱性、阳离子及氧化显色基染料有9种,活性染料有6种。同时生态标准对重金属残留物、杀虫剂、pH值、甲醛含量、防腐剂、染色牢度等做了极限值规定。

应该指出,由于禁用染料很多是偶氮结构,但并不能就此认为所有偶氮结构的染料均为禁用染料。染料的吸尽率,特别是活性染料的上染率及固色率如果过低,不仅经济上不合理,而且还会造成污水中色度很高。染色时的电解质,特别是活性染料染色时加人大量盐促染,也会污染环境。

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