具有超高湿色牢度的聚酰胺染色

　多年来,品牌和印染商受染色聚酰胺低的水洗牢度———掉色、沾色和/或贴衬渗色的困扰,低的水洗牢度不仅引起客户的抱怨而且缩小了设计范围。湿色牢度问题的根本原因是聚酰胺纤维低的玻璃化转变温度,甚至在通常家庭水洗条件(40～60℃)下染料分子也能从纤维内部热泳移到表面。
由于革新的“Eriofastmicro”浸染工艺,即使是在全无光超细聚酰胺纤维上也可以得到极深的色泽,并且在家庭或工业洗涤中的最高水洗温度下达到最大的水洗牢度。达到这种独一无二的水洗牢度并没有给织物的柔软性和亲水性带来任何负面影响(不像传统的固色剂,硬化织物并削弱了织物的吸水性),对功能整理剂的应用也没有任何限制。
更大的优点在于染色过程中染料极好的移染性能,即使在经轴染色中的临界染色条件下也具有极高的匀染性。移染可以帮助弥补聚酰胺纤维物理亲和力的不同,因此发生条花的几率比起传统高牢度聚酰胺染色大大降低了。
艷丽牢(Eriofast)系列染料覆盖了整个色域,包含7种浅色染料(2只黄,1只橙,2只红和2只蓝)及最新开发的1种黑色染料。这种宽的色域能够配制出各种颜色,同时在目标色条件配色中具有高的灵活性。

1　背景
聚酰胺纤维年产量大约为400万t,是继聚酯和棉纤维之后的第三大纺织纤维。聚酰胺也是生产绝大部分地毯的主要纤维。
低价聚酰胺常被聚酯替代。然而聚酰胺和弹性纤维的混纺织物是现今急速发展的高档贴身内衣的首选材料,也可用于制作泳衣和松紧带。
聚酰胺纤维可通过浸染、印花、连续染色或纺丝染色技术进行染色。对于前三种方法常用酸性染料染色,其中包括2︰1铬金属络合染料。对于纺丝染色,常用有机和矿物颜料染色,也包括2︰1金属络合染料。
纺丝染色、连续染色和印花主要用于大批量生产地毯,喷射染色或经轴染色等间歇浸染染色,主要用于内衣和服装。聚酰胺纤维相对于其他纤维有许多优点,尤其是具有高的回弹性、抗机械力和弹性,但水洗牢度和湿色牢度有限,其根本原因是以下两种因素的综合影响:

-目前聚酰胺所用的所有染料仅以相对较弱的物理键与纤维连接。
-聚酰胺纤维没有较高的玻璃化转变温度,因此,即使在家庭洗涤中所用的较低的温度(30～60℃)下,染料分子就能从纤维内扩散出来,其中一些扩散到织物表面,然后染料进一步渗化到邻近的纤维上,在重复洗涤中伴随梯状色泽变化和颜色强度的损失。
至于水洗牢度,就目前的技术发展水平,即使精选“超细”酸性染料或2︰1的铬络合染料,在下面的情况下水洗牢度也较差。
1.1　洗涤温度50℃或者更高
聚酰胺纤维的水洗牢度随着水洗温度的升高急剧下降。世界各地洗涤习惯和洗涤设备(有或没有自动控温装置)有很大不同,衣物通常在50℃或更高的温度下洗涤。选择较高的温度(50～60℃)或是有意之举(出于卫生的考虑)或是偶尔实施(家庭洗衣机缺乏温度调节装置)的。图1列出了常用聚酰胺染料(中等水洗牢度)和最新的耐洗染料随着水洗温度增加时的水洗牢度。
1.2　深的色泽随着颜色的加深对邻近纤维的渗色作用增强。原因非常明显,深色需要更高浓度的染料进而在洗涤中有更多数量的染料分子泳移到纤维表面发生渗色。
1.3　全消光聚酰胺纤维
通过二氧化钛消光的消光和全消光聚酰胺纤维趋向于“天然纤维的形态”。二氧化钛是一种不透明的无色颜料,它掩盖了众多的染料分子从而降低了入射光感知色强。因此,在全消光纤维上达到一定深的颜色要比在有色泽纤维上用更多染料,也就增加了渗色几率。
1.4　超细纤维
要达到同样的色强,典型的0.55dtex聚酰胺超细纤维要比普通的聚酰胺纤维需要更高的染料浓度,因此,同样渗色几率增加。列出了筛选出的据称具有耐洗性的染料,代表了浅色酸性染料水洗牢度现状。在超细纤维上都表现出较差的水洗牢度。
1.5　具有较低氨基密度的聚酰胺纤
维市场上聚　胺纤维的质量参差不齐,他们之间水洗牢度各不相同,有的具有很强的水洗牢度。纤维中自由氨基浓度的高低只是引起这些不同的一个原因。列出了染厂常用的两种纤维仅一次标准水洗后他们之间水洗牢度的不同(深色聚　胺,60℃水洗)。表明了市场各种聚酰胺纤维在超过50℃水洗后在色强损失方面的不同。它表明只有部分吸浸染料与纤维有较好的键合,而剩余部分与纤维结合不好并且在洗涤中很快渗化。对于一般质量的聚酰胺纤维这种较弱结合的比例要比其他的高很多。由于纤维本身所引起问题到现在还未完全弄清,在某些方面甚至无法估计。

1.6　重复洗涤
每次水洗之后一些染料都会纺织染整从聚酰胺纤维中泳移出来。与单次
洗涤相比较,重复洗涤不一定加快对贴衬织物的渗色,但是它可引起明显的颜色梯度变化(当使用的一种染料比另外一种染料的水洗牢度低时)和/或色强梯度变化
2　艷丽牢(Eriofast)染料
因为艷丽牢是活性染料,所以他们与聚　胺纤维的结合非常牢,能轻易抵抗重复洗涤,以及在湿色牢度测试条件下所有常用的30～60℃水洗,包括ISO和AATCCIIA,对于汽蒸和洗涤剂,甚至在极苛刻的条件下水洗,如工作服的水洗要求(70～95℃)也表现出好的牢度。
艷丽牢染料在染最挑剔的混纺纤维———聚酰胺超细纤维和弹性纤维时不同深色下得到的高的水洗牢度。
已获专利的“Eriofastmicro”染色工艺。所有的艷丽牢染料相互可以配伍。这种活跃的特性确保了颜色的重现性和好的匀染性。

3　聚酰胺超细纤维的新染色　　
这种染色工艺能使纤维染得深饱和色,并具有最大的水洗牢度,即使是对最苛刻的例子———即经二氧化钛全消光且具有低浓度自由氨基的微旦聚酰胺纤维上。工艺流程短易操作
要素:
-使用廉价且应用广泛的CaCl2可明显地增加艷丽牢在聚酰胺纤维上的亲合力和提升力。CaCl2在C点加入染浴中(图5)并在洗过程中洗去(E点)。
-聚酰胺纤维用专利活性酸性染料:由于染料的分子尺寸小,在染色过程中转移扩散,并在艷丽牢固色剂(EricofastFIX)处理之后提高了最终牢度。-艷丽牢固色剂是一种新型的交联剂,它与艷丽牢染料分子反应并以坚固的共价键结合起来,无论染料分子是否已经与聚　胺纤维键合。不像常规的固色剂艷丽牢固色剂决不影响纤维的柔软性和亲水性,也不会引起泛黄并与所有的后整理体系兼容。艷丽牢固色剂在D点(图5)加入到染浴中。

4　艷丽牢黑M(EricofastBlackM)　　
除白色和柔和的颜色以外,黑色是贴身衣物和贴身内衣最流行的颜色。对于黑色来说最严重的问题是湿色牢度,尤其是对于典型的含有大量弹性纤维的细旦织物。到目前为止浅色衣物和黑色贴身内衣同时洗涤都有被沾色的危险。强对比色,如黑色和白色,不可以同时用在运动衣和泳衣上,因为所有的常规黑染料都会沾色。艷丽牢黑M具有突出的湿色牢度,因此完全不褪色。
4.1　颜色一致性
颜色一致是另外一个关键性问题,特别是对于复杂结构的衣物来说,如胸罩。在大多数情况下,他们由不同的材料组成,然而,不同光源下颜色改变是不可接受的。内衣裤的颜色通常在人造光源下评定,很少在日光下评定。Inc.A是最重要的光源,因为它代表家庭用钨灯所发的光。另外,CWF和TL84也是重要的光源,通常用于百货公司和商店的照明。这些光源之间的巨大不同使得生产具有高颜色一致性的深黑色衣物非常困难。实际上,所有用于聚酰胺的常规黑色染料在Inc.A光源下都有强烈的偏红趋势。因此,染厂常常被迫加入调整色光的染料,这样就会降低匀染性和牢度。用艷丽牢黑M这种泛红可以忽略,使得配色简单容易。

4.2　短流程的简化染色工艺
常规黑色染料清洗和固色所用的时间往往比染色本身所用的时间还多。应用阴离子丹宁酸能提高牢度,而且不会形成污渍和沉淀。为了达到黑色在苛刻材料上可接受的牢度,通常加入阴离子固色剂。
两道后整理在小范围内提高了接触牢度(耐水/汗渍)和水洗牢度,但是值得注意的是必须加入柔软剂来改变织物粗糙的手感。艷丽牢黑M要借助2%CaCl2来达到深色泽。染完后无需费时的热水冲洗,简短的冷水清洗就足够了。EriofastFIX交联剂反应非常快,因此不会产生沾污和沉淀。下一步是最后的硷洗然后清洗和中和。
4.3　织物的手感-含潮处理
常规固色剂(丹宁酸)损伤织物的手感并对织物的功能整理有负面影响(在纤维表面形成高分子膜)。结果纤维疏水性增强并且随着汗水的蒸发浓缩织物成为屏障,使得衣物和皮肤之间湿度增大,衣物会紧帖在皮肤上引起不适。静电“吸附”也会增加。EriofastFIX交联剂只与染料反应,显然不会对手感造成影响。织物仍然保持亲水性并且它的毛细作用使得身体产生的水分很轻易地蒸发掉。因此衣物通常感觉干燥和舒适。
4.4　定型工艺
对用于聚酰胺纤维的常规黑色染料来说,由于拉伸、高温和长处理时间下受热,所以定型后阴离子和阳离子固色剂的固色作用会明显降低。通过费时费力昂贵的后处理后得到的轻微色牢度提升会在定型过程中损失掉。艷丽牢黑M通过与EriofastFIX交联反应达到高的牢度。这种键合非常牢固,在任何情况下都不会受剧烈的定型处理的影响。
4.5　染料价格和衣物成本
用于贴身内衣、运动服和泳装的弹性织物价格是非常昂贵的。染料只占了成本非常小的一部分,对于一件衣服的最终成本来说可以忽略不计。
最广泛应用的聚酰胺黑色染料是非常廉价的,它们与艷丽牢黑M在价格上自然有明显的差距。然而,图6中的实例清楚地表明即使染料的价格高3倍,一件胸罩的价钱只会增加0.3%!这种差距甚至可以抵消,因为我们并没有把简化流程染色工艺所节约的成本计算在内。
总而言之,这种创新的益处与给织物和成衣带来的巨大附加值非常实用而且成本不高。