茜草染料對桑蠶絲/羊毛織物的印花性能

許 磊，張 蓉，虞 琳，陶 然，牛建濤

(1.蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215009； 2.江蘇省絲綢工藝與材料工程技術(shù)研究開發(fā)中心，江蘇 蘇州 215009； 3.國家絲綢及服裝產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，江蘇 蘇州 215128； 4.蘇州市纖維檢驗院， 江蘇 蘇州 215128)

天然染料主要來源于植物、礦物、動物或微生物等[1]，色澤自然，但由于其成本較高且其產(chǎn)量、部分性能不如合成染料等因素[2]，使其發(fā)展緩慢。在綠色環(huán)保的發(fā)展理念下，近年來越來越多的研究人員開始關(guān)注天然染料的應(yīng)用[3-5]，將其應(yīng)用于紡織品的染色[6-8]，也有部分企業(yè)對其應(yīng)用技術(shù)進行了產(chǎn)業(yè)化的嘗試，但規(guī)?？傮w有限。這些研究及應(yīng)用主要集中于天然染料的染色領(lǐng)域，對于其在羊毛織物印花上的應(yīng)用，由于受到天然染料應(yīng)用工藝及染料種類等影響[9-11]，相關(guān)研究還比較少，有必要對其進行研究探討，開發(fā)相關(guān)技術(shù)的新產(chǎn)品。本文主要針對茜草在桑蠶絲/羊毛上的印花加工進行研究探討，以期為今后開發(fā)天然環(huán)保的毛織物新產(chǎn)品及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推廣提供參考。

1 實 驗

1.1 材料及藥品

絲/毛綾(桑蠶絲/羊毛50/50，蘇州新民紡織有限公司)、茜草染料(工業(yè)級，常州美勝生物材料有限公司)、海藻酸鈉(分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠)、甘油、十二水合硫酸鋁鉀(分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司)、硫酸亞鐵、硫酸銅(分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠)，去離子水(國藥集團化學(xué)試劑有限公司)。

1.2 儀器及設(shè)備

印花篩網(wǎng)(孔徑100 μm，印制圖案尺寸20 cm×25 cm)、YG902C型紫外線透過率測試儀(南通三思機電科技有限公司)、HD-101 A電熱鼓風(fēng)烘箱(南通宏大實驗儀器有限公司)、RC-CSD多功能試樣汽蒸機(靖江市華夏科技有限公司)、Datacolor 600測色配色系統(tǒng)(德塔顏色商貿(mào)(上海)有限公司)、Y571B型耐摩擦色牢度測試儀(南通宏大實驗儀器有限公司)、SW-12A型耐洗色牢度實驗機(南通宏大實驗儀器有限公司)，JA1003 電子天平(溫州市大榮紡織儀器有限公司)。

1.3 試驗方法

1.3.1 印花色漿制備

在200 mL的燒杯中加入18 mL去離子水，茜草染料1 g，攪拌均勻后加入甘油1 g，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的海藻酸鈉糊料80 g，用玻璃棒攪拌均勻待用。

1.3.2 直接一浴法印花工藝

將制備好的印花色漿倒入印花篩網(wǎng)后，刮刀45°往復(fù)刮印織物2次，織物在90 ℃烘干，然后105 ℃汽蒸20 min，60 ℃熱水洗凈，晾干織物。

1.3.3 媒染一浴法工藝

將制備好的印花色漿(媒染劑0.5 g，配制色漿時添加)放置于燒杯中攪拌均勻，印花漿料倒入印花篩網(wǎng)后，刮刀45°往復(fù)刮印織物2次，織物在90 ℃烘干，然后105 ℃汽蒸20 min，60 ℃熱水洗凈，晾干織物。

1.3.4 前媒印花工藝

織物在浴比1∶50的媒染劑溶液(媒染劑20 g/L)中二浸二軋,軋余率110%，90 ℃烘干。將印花漿料倒入印花篩網(wǎng)后，刮刀45°往復(fù)刮印已媒染處理的織物2次，織物在90 ℃烘干，然后105 ℃汽蒸20 min，60 ℃熱水洗凈，晾干織物。

1.3.5 印花后媒工藝

將印花漿料倒入印花篩網(wǎng)后，刮刀45°往復(fù)刮印織物2次，織物在90 ℃烘干，然后105 ℃汽蒸20 min。已印花織物在1∶50的媒浴中(媒染劑20 g/L)二浸二軋,軋余率110%，在90 ℃烘干。60 ℃熱水洗凈，晾干織物。

1.4 性能測試

1.4.1K/S值

用Datacolor測色儀測定織物K/S值，采用D65光源、10° 觀察視角，試樣折疊成4 層，不同位置測試4 次，取平均值。

1.4.2 色牢度

參照GB/T 3920—2008 《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》、GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》分別測試織物的耐摩擦色牢度及耐水洗色牢度，按照GB/T 250—2008《紡織品 色牢度試驗 評定變色用灰色樣卡》，GB/T 251—2008《紡織品 色牢度試驗 評定沾色用灰色樣卡》進行評定。

1.4.3 抗菌性能

參照GB/T 20944.3—2008《紡織品 抗菌性能的評價 第3部分：振蕩法》測試。

1.4.4 UPF值

參照GB/T 18830—2009 《紡織品 防紫外線性能的評定》標(biāo)準(zhǔn)測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 直接一浴法印花對織物性能的影響

天然染料印花中可通過添加媒染劑提高印花上色效果，采用不同的媒染劑也會影響著色性能和印花效果。無媒染劑或分別采用硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋁鉀為媒染劑添加在色漿中進行直接一浴法印花，不同媒染劑對絲/毛綾印花效果影響見表1。

表1 不同媒染劑對一浴法絲/毛綾印花效果的影響

由表1可以看出，未添加媒染劑對印花效果影響較明顯，絲/毛綾的K/S值較低，且耐摩擦色牢度，耐水洗色牢度也稍低于添加媒染劑印花的織物。這主要是由于媒染劑的存在，金屬離子與茜草染料中的羧基、羥基等配位基發(fā)生了配位反應(yīng)[12]，提高了染料的色牢度及色深值。在硫酸亞鐵、硫酸銅及硫酸鋁鉀3種媒染劑中，硫酸亞鐵獲得的K/S值最高，耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度要好于其他媒染劑的應(yīng)用效果，因此直接一浴法印花工藝選擇硫酸亞鐵為媒染劑較好。

2.2 前媒印花工藝對織物性能的影響

為了進一步探討前媒處理絲/毛綾后的印花性能，選擇硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋁鉀分別作為媒染劑按照1.3.4工藝對織物進行處理，然后進行印花加工，測試不同媒染劑對前媒印花效果的影響。前媒印花工藝對印花效果的影響見表2。

表2 前媒印花工藝對印花效果的影響

由表2可以看出，使用媒染劑前媒處理織物， 印花后織物K/S值最高的是使用硫酸亞鐵作為媒染劑的織物，其干、濕耐摩擦色牢度較好，耐水洗色牢度則要好于硫酸銅和硫酸鋁鉀媒染劑處理的織物。硫酸銅作為媒染劑處理后的織物濕耐摩擦色牢度為2級，耐水洗色牢度僅為1～2級，色牢度較差，因此不適用于茜草染料的前媒印花加工。綜合考慮色深K/S值及耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度的效果，采用前媒印花工藝選擇硫酸亞鐵作為媒染劑效果最好。

77.66 %（73/94）的學(xué)員希望醫(yī)學(xué)雙語教材作為學(xué)習(xí)資料，其次為期刊雜志（38.30%）和國外原版教材（35.11%）。

2.3 印花后媒工藝對織物性能的影響

印花后媒工藝參照1.3.5對絲/毛凌進行印花加工，選擇硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋁鉀分別作為媒染劑，測試不同媒染劑對印花效果的影響。印花后媒工藝對印花效果的影響見表3。

表3 印花后媒工藝對印花效果的影響

由表3可以看出，硫酸亞鐵在印花后媒工藝加工中K/S值最好，濕耐摩擦色牢度稍差于硫酸銅和硫酸鋁鉀為媒染劑的織物，但耐水洗色牢度要好于硫酸銅及硫酸鋁鉀為媒染劑的織物。因此，印花后媒工藝加工中選擇硫酸亞鐵為媒染劑最好。

由表1～3可發(fā)現(xiàn)，硫酸亞鐵是茜草染料印花較適宜的媒染劑，前媒印花工藝使用硫酸亞鐵可獲得較大的K/S值及較好的耐摩擦色牢度、耐水洗色牢度。因此，選擇硫酸亞鐵作為媒染劑，采用前媒印花工藝對絲/毛綾進行印花加工。

2.4 媒染劑用量對印花性能的影響

媒染劑中的金屬離子與茜草染料及纖維中的羥基產(chǎn)生了配位反應(yīng)，形成配合物[12]，使得染料能更好地上染織物。選擇不同的媒染劑用量在前媒印花工藝中進行測試，具體工藝見1.3.4，茜草染料用量1 g，甘油用量1 g，媒染劑用量對印花效果的影響見表4。

表4 媒染劑用量對印花效果的影響

由表4可以看出，隨著媒染劑用量的增加，印花織物的K/S值也逐漸增加，這是由于金屬離子增加形成了更多的配合物，使得織物的色深值在逐漸增加。媒染劑質(zhì)量濃度30 g/L時K/S值最好，再增加媒染劑質(zhì)量濃度，織物K/S值變化不大。在媒染劑質(zhì)量濃度大于20 g/L時，耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度較好，且K/S值與媒染劑質(zhì)量濃度30 g/L時相差不大，因此媒染劑質(zhì)量濃度確定為20 g/L。

2.5 吸濕劑用量對印花性能的影響

印花過程中添加少量的吸濕劑，可以提高印花織物印花后汽蒸時織物上色漿的吸濕性能，有利于染料的上染。前媒印花具體工藝見1.3.4，茜草染料用量1 g，印花中加入甘油作為吸濕劑，測試吸濕劑不同用量條件下的印花效果，吸濕劑用量對印花效果的影響見表5。

表5 吸濕劑用量對印花效果的影響

由表5可以看出，甘油吸濕劑用量逐漸增加，印花織物的K/S值也逐漸增加，在2.0 g時達到最大值，繼續(xù)增加用量至5.0 g時，K/S值反而稍有下降。說明甘油在2.0 g時已經(jīng)有較好的吸濕效果，用量繼續(xù)增加時，色漿吸濕性雖然增加，但對染料的上染促進不明顯，過大反而會影響色深值。甘油用量在2.0 g時，絲/毛綾印花后的干、濕耐摩擦色牢度及耐水洗色牢度也較好，因此，甘油吸濕劑用量為2.0 g較適合。

2.6 汽蒸時間對印花性能的影響

表6 汽蒸時間對印花性能的影響

由表6可發(fā)現(xiàn)，汽蒸時間為10 min時，織物的K/S值明顯低于20 min以上的數(shù)值，且耐水洗色牢度也差半級，說明10 min的汽蒸時間不能使得色漿中的染料充分作用于織物并且固著下來。隨著汽蒸時間的增加，織物K/S值也逐漸增加，但超過30 min后變化趨于平穩(wěn)，說明30 min汽蒸時間已經(jīng)可以滿足染料從色漿中轉(zhuǎn)移至織物的要求，即使再增加汽蒸時間，對染料的轉(zhuǎn)移影響也不大。汽蒸時間在30 min時，干、濕耐摩擦色牢度及耐水洗色牢度也較好，因此，汽蒸時間為30 min較適宜茜草染料對絲/毛綾的印花加工。

經(jīng)過以上實驗內(nèi)容可確定茜草染料對絲/毛綾的印花加工的最優(yōu)工藝為前媒印花工藝，織物在浴比1∶50的媒染劑溶液(媒染劑20 g/L)中二浸二軋軋余率，在90 ℃烘干。100 g色漿中茜草染料用量1 g，甘油用量2 g，去離子水17 mL，質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的海藻酸鈉糊料80 g。將印花漿料倒入印花篩網(wǎng)后，刮刀45°往復(fù)刮印織物2次，織物在90 ℃烘干，然后105 ℃汽蒸30 min，60 ℃熱水洗凈，晾干織物。

2.7 印花織物功能性測試

茜草染料因其分子中的酚羥基結(jié)構(gòu)，可能對織物的功能性產(chǎn)生一定的影響，按照2.6最優(yōu)工藝處理織物，和未處理的織物功能性進行比較，測試結(jié)果如表7所示。

由表7可看出，未處理的織物不具有抑菌性能，且紫外線防護系數(shù)UPF值也較低。但是經(jīng)過茜草染料印花加工后，印花部位的抑菌率均高于90%，且UPF值可以達到50，說明茜草染料可以賦予織物較好的抑菌性能及防紫外性能，這將有助于相關(guān)新產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計。

表7 織物功能性對比測試

3 結(jié) 論

絲/毛綾采用茜草染料印花具有較好的色牢度及效果，而且能賦予織物一定的功能效果。

①絲/毛綾采用茜草染料進行印花加工時，選擇硫酸亞鐵作為媒染劑，使用印花及前媒工藝效果較好，此時K/S值較大，耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度也較好，均達到3級以上。

②絲/毛綾茜草染料印花時，前媒處理時媒染劑質(zhì)量濃度為20 g/L，二浸二軋，軋余率110%。100 g色漿中茜草染料用量1 g，甘油用量為2 g，印花后汽蒸時間為30 min。

③茜草染料對織物印花后，可賦予織物較好的抗菌性能，金黃色葡萄球菌抑菌率可達到94%，大腸桿菌抑菌率可達到91%。織物還具有較好的紫外線防護性能，UPF值可達50.0。