| 當前位置：首頁 >> 新聞資訊 >> 資料文獻 >> 丙綸 >> 正文 |
| |
| | 聚丙烯纖維染色性之探討 |
|
| 文章來源：中國纖維網(wǎng)
添加人：service4
添加時間：2024-10-10 |
|
過去廿年來PP合成纖維雖未列入三大纖維之列，但仍是開發(fā)較為成功的材質之一，近十年間，歐洲PP纖維長短纖的產(chǎn)量，相對于其他合成纖維約成長了80%，尤其在自動化車輛紡織品上之應用，十分引人注意，究其因乃PP纖維具有制程簡易、比重輕、吸水性低之特性及耐化性、防靜電性、防污性優(yōu)之功能，而價格的優(yōu)勢更是另一考量的重要因素，其特性與其他纖維比較如表一至表三：
PP纖維的非極性結構，通常認為無法染色是其最大隱憂，由於纖維本身親水性能極低，故與染料及化學助劑之間的親和力不佳，運用傳統(tǒng)染色及印花方式，均無法達到著色的效果，目前PP纖維著色大都於紡絲時，加入有機或無機顏料，使其上色，此種方式簡單、成本低廉而且能夠獲得較佳的牢度，然而，此法亦有其不可避免之缺點，祇適合大量生產(chǎn)單一色系，在色譜上跟不上消費市場及更新的要求，其他缺點如：無法印花、庫存積壓...等，因此，使用上以無色或需求量較大的地毯產(chǎn)品及少量流行服飾產(chǎn)品為主，而耐隆及聚酯纖維則無上述之缺點，其染色性及印花性均佳，因此，如何把一般性的染整印花技術，應用於PP纖維，使之成為受歡迎的新素材，已成為緊迫任務。 PP纖維的非極性結構，通常認為無法染色是其最大隱憂，由于纖維本身親水性能極低，故與染料及化學助劑之間的親和力不佳，運用傳統(tǒng)染色及印花方式，均無法達到著色的效果，目前PP纖維著色大都于紡絲時，加入有機或無機顏料，使其上色，此種方式簡單、成本低廉而且能夠獲得較佳的牢度，然而，此法亦有其不可避免之缺點，只適合大量生產(chǎn)單一色系，在色譜上跟不上消費市場及更新的要求，其他缺點如：無法印花、庫存積壓...等，因此，使用上以無色或需求量較大的地毯產(chǎn)品及少量流行服飾產(chǎn)品為主，而耐隆及聚酯纖維則無上述之缺點，其染色性及印花性均佳，因此，如何把一般性的染整印花技術，應用于PP纖維，使之成為受歡迎的新素材，已成為緊迫任務。
有關PP纖維在染整、印花技術及配方上的研究，已有多年，但大部分面臨無法商業(yè)化的困境，茲將過去研究狀況摘要如下：有關PP纖維在染整、印花技術及配方上的研究，已有多年，但大部分面臨無法商業(yè)化的困境，茲將過去研究狀況摘要如下：
(1) 新型染料的研發(fā)： (1)新型染料的研發(fā)：
PP纖維因其為疏水性纖維，且結晶度高，即使是分散染料，與其聚合體的親和力亦非常低，而無法達到應有之上色值，為了增加其親和力，可在其發(fā)色團上接枝脂肪族側鍵，雖然此舉改善了其上色率，但因成本過高及染色性受限，而無法進一步拓展。 PP纖維因其為疏水性纖維，且結晶度高，即使是分散染料，與其聚合體的親和力亦非常低，而無法達到應有之上色值，為了增加其親和力，可在其發(fā)色團上接枝脂肪族側鍵，雖然此舉改善了其上色率，但因成本過高及染色性受限，而無法進一步拓展。
(2) 纖維表面局部改質： (2)纖維表面局部改質：
運用離子進行表面改質，經(jīng)由氧化或接枝方式使PP纖維有能力攝取染料單體，形成共聚物，此法成本低廉且具有環(huán)染的效果，但摩擦牢度不佳，為了避免環(huán)染的現(xiàn)象，目前正研究。運用離子進行表面改質，經(jīng)由氧化或接枝方式使PP纖維有能力攝取染料單體，形成共聚物，此法成本低廉且具有環(huán)染的效果，但摩擦牢度不佳，為了避免環(huán)染的現(xiàn)象，目前正研究。
(a)直接將離子導入纖維的聚合體，但是把酸性共聚單體當成催化劑進行之共聚作用，成功率並不高。 (a)直接將離子導入纖維的聚合體，但是把酸性共聚單體當成催化劑進行之共聚作用，成功率并不高。
(b)在聚合作用後，射出前進行聚合體主鍵的接枝，雖然過去成功機率不高，但已有新的方法出現(xiàn)。 (b)在聚合作用后，射出前進行聚合體主鍵的接枝，雖然過去成功機率不高，但已有新的方法出現(xiàn)。
(3) 加入添加劑： (3)加入添加劑：
在PP纖維基質中加入添加劑，此添加劑具有接受染料的能力，以改善其染色性，此種方法廣為業(yè)界採用，大部份試驗是以極性聚合體在PP纖維中加入帶有酸性或鹼性基團，而使其具有可染性，可為鹽基性染料或酸性染料所染著，添加劑的類別有乙烯基砒啶、磺酸、共聚醯胺、叔胺等。在PP纖維基質中加入添加劑，此添加劑具有接受染料的能力，以改善其染色性，此種方法廣為業(yè)界采用，大部份試驗是以極性聚合體在PP纖維中加入帶有酸性或堿性基團，而使其具有可染性，可為鹽基性染料或酸性染料所染著，添加劑的類別有乙烯基砒啶、磺酸、共聚醯胺、叔胺等。
然截至目前，這些方法尚無法實際應用於產(chǎn)業(yè)上，因為缺乏一致性，結果導致纖維物性大幅降低，除了在纖維聚合體加入添加劑外，亦可以降低纖維的分子量來達到目標，稱之為Ni-modified PP，其具可染性的原因，是配合特殊染料在纖維熔點時與有機Ni-complexes產(chǎn)生結合作用，藉由移染滲入纖維，達到固色的效果，這是目前業(yè)界較為可行的方式，但仍有缺點，諸如射出問題，染料限制，深色化不易，豔色度不足等，再加上改染不易，再現(xiàn)性不良，批差控制不易，環(huán)保問題，使得Ni-modified PP使用受限，目前產(chǎn)品仍以地毯為主。然截至目前，這些方法尚無法實際應用于產(chǎn)業(yè)上，因為缺乏一致性，結果導致纖維物性大幅降低，除了在纖維聚合體加入添加劑外，亦可以降低纖維的分子量來達到目標，稱之為Ni- modified PP，其具可染性的原因，是配合特殊染料在纖維熔點時與有機Ni-complexes產(chǎn)生結合作用，藉由移染滲入纖維，達到固色的效果，這是目前業(yè)界較為可行的方式，但仍有缺點，諸如射出問題，染料限制，深色化不易，艷色度不足等，再加上改染不易，再現(xiàn)性不良，批差控制不易，環(huán)保問題，使得Ni-modified PP使用受限，目前產(chǎn)品仍以地毯為主。
比利時纖維工業(yè)研究中心，針對PP纖維進行研究開發(fā)，以添加劑的方式，發(fā)展具環(huán)保性可染型之PP纖維，依過去研究，針對添加劑的產(chǎn)品，做了大量的篩選試驗，希望找出與PP纖維基質具有相容性之疏水性的添加劑，同時又有足夠的極性基能與染料產(chǎn)生反應，達到可染的目的，但這兩者的性質，本身是對立的，無法同時兼顧，為了符合此兩種特性的需求，添加劑的篩選是一關鍵性的課題。比利時纖維工業(yè)研究中心，針對PP纖維進行研究開發(fā)，以添加劑的方式，發(fā)展具環(huán)保性可染型之PP纖維，依過去研究，針對添加劑的產(chǎn)品，做了大量的篩選試驗，希望找出與PP纖維基質具有相容性之疏水性的添加劑，同時又有足夠的極性基能與染料產(chǎn)生反應，達到可染的目的，但這兩者的性質，本身是對立的，無法同時兼顧，為了符合此兩種特性的需求，添加劑的篩選是一關鍵性的課題。
此添加劑與纖維聚合體相容性之評估項目為 此添加劑與纖維聚合體相容性之評估項目為
● 添加劑的粒度 ●添加劑的粒度
● 在纖維基質的分佈狀況 ●在纖維基質的分布狀況
● 不影響製程的穩(wěn)定性 ●不影響制程的穩(wěn)定性
● 不影響纖維的物性及化性 ●不影響纖維的物性及化性
至於染色性的評估則以事先篩選之分散染料依標準染色製程進行加工，由其k/s值來評定添加劑之種類及其濃度，由固色溫度來探討對PP纖維的移染性，當添加劑類別確定後，須進一步地進行更完善的實驗，尤其是染料的篩選，須考慮最終產(chǎn)品的牢度特性，大部分分散染料對PP纖維進行染色後，其日光牢度普遍不佳，即使對聚酯纖維日光牢度佳者，亦無法達到應有的牢度水準，有偏低現(xiàn)象，顯示PP纖維基質與染料分子之間的反應，對日光牢度有著莫大的影響，因此，PP纖維所使用之染料，必須逐一篩選，而無法用一般合纖染色之標準衡量之，另外，摩擦牢度亦為重要的評估指標，因此，添加劑的可染性將被侷限在一狹窄的範圍，上色性亦有所限制，當染色過飽和時，染料分子極易殘留於纖維上，造成上色率及摩擦牢度的下降。至于染色性的評估則以事先篩選之分散染料依標準染色制程進行加工，由其k/s值來評定添加劑之種類及其濃度，由固色溫度來探討對PP纖維的移染性，當添加劑類別確定后，須進一步地進行更完善的實驗，尤其是染料的篩選，須考慮最終產(chǎn)品的牢度特性，大部分分散染料對PP纖維進行染色后，其日光牢度普遍不佳，即使對聚酯纖維日光牢度佳者，亦無法達到應有的牢度水準，有偏低現(xiàn)象，顯示PP纖維基質與染料分子之間的反應，對日光牢度有著莫大的影響，因此，PP纖維所使用之染料，必須逐一篩選，而無法用一般合纖染色之標準衡量之，另外，摩擦牢度亦為重要的評估指標，因此，添加劑的可染性將被局限在一狹窄的范圍，上色性亦有所限制，當染色過飽和時，染料分子極易殘留于纖維上，造成上色率及摩擦牢度的下降。
當分散染料篩選完成後，由實驗室打樣到現(xiàn)場染色須做進一步的評估，並將染色方法予以固定，根據(jù)實際的經(jīng)驗，染色固色溫度及染色時間對纖維的上色影響最為重要。當分散染料篩選完成后，由實驗室打樣到現(xiàn)場染色須做進一步的評估，并將染色方法予以固定，根據(jù)實際的經(jīng)驗，染色固色溫度及染色時間對纖維的上色影響最為重要。
添加劑經(jīng)過篩選評估後，其性質須如前所述，一為必須使PP纖維基質含有染色席座，另一為提高與PP纖維的相容性，兩者的配合才能提高PP纖維的上染率及染著速率，為了製程的穩(wěn)定性，必須針對PP纖維及添加劑之流變性來加以配合設備，即可生產(chǎn)不同的纖維，目前已由此利時Elf-Atochem予以商業(yè)化，其商品名為Chromatex，其在製造過程中，添加了8%的添加劑，即獲得了良好的染色性(親和力、深色化)，或高或低的添加量，均會影響其染色性，可依工業(yè)上實際需求而調整之，但仍以8%的染色性及牢度較能達到標準。添加劑經(jīng)過篩選評估后，其性質須如前所述，一為必須使PP纖維基質含有染色席座，另一為提高與PP纖維的相容性，兩者的配合才能提高PP纖維的上染率及染著速率，為了制程的穩(wěn)定性，必須針對PP纖維及添加劑之流變性來加以配合設備，即可生產(chǎn)不同的纖維，目前已由此利時Elf-Atochem予以商業(yè)化，其商品名為Chromatex，其在制造過程中，添加了8%的添加劑，即獲得了良好的染色性(親和力、深色化)，或高或低的添加量，均會影響其染色性，可依工業(yè)上實際需求而調整之，但仍以8%的染色性及牢度較能達到標準。
在開發(fā)PP纖維可染性的計畫中，篩選不同公司的分散染料進行測試，以120℃及100℃下進行吸盡法染色如圖一所示。在開發(fā)PP纖維可染性的計畫中，篩選不同公司的分散染料進行測試，以120℃及100℃下進行吸盡法染色如圖一所示。
染料篩選之主要因素為 染料篩選之主要因素為
● 上色率 ●上色率
● 固色率 ●固色率
● 溫度依存性 ●溫度依存性
● 日光牢度、摩擦牢度 ●日光牢度、摩擦牢度
● 生態(tài)問題 ●生態(tài)問題
由於染色材質不同，無法以過去染聚酯纖維的經(jīng)驗法則，進行染料的篩選，再加上染料公司對染料結構亦有所保留，以致無法由染料結構來判定其染色性及牢度，所以必須經(jīng)由實驗逐一篩選，以判定之，圖二顯示的為測試後，其達於標準者，雖然牢度優(yōu)劣與否與染料濃度有極大關連，PP纖維染色濃度高，易降低其上色率及摩擦牢度，所以染色時，須控制染料濃度的範圍，避免產(chǎn)生過飽和現(xiàn)象造成浪費及品質下降。由于染色材質不同，無法以過去染聚酯纖維的經(jīng)驗法則，進行染料的篩選，再加上染料公司對染料結構亦有所保留，以致無法由染料結構來判定其染色性及牢度，所以必須經(jīng)由實驗逐一篩選，以判定之，圖二顯示的為測試后，其達于標準者，雖然牢度優(yōu)劣與否與染料濃度有極大關連，PP纖維染色濃度高，易降低其上色率及摩擦牢度，所以染色時，須控制染料濃度的范圍，避免產(chǎn)生過飽和現(xiàn)象造成浪費及品質下降。
染料的變因除上述之因素外，亦可分為三部分討論，其一為三原色組合良好的染料，因其有較接近的染色速率，受材質的影響較低，其二為具高牢度的分散染料，可適合不同的染程的需求，但其相容性是否良好，仍需進一步確認，其三為高日光牢度但摩擦牢度降低，主要乃因纖維殘留過多的分散染料，由圖三試驗得知，一旦超過飽和點，品質即大幅降低，且各染料結構不同，其飽和值亦不同，有些染料濃度低於0.5%，有些則高達2%左右。染料的變因除上述之因素外，亦可分為三部分討論，其一為三原色組合良好的染料，因其有較接近的染色速率，受材質的影響較低，其二為具高牢度的分散染料，可適合不同的染程的需求，但其相容性是否良好，仍需進一步確認，其三為高日光牢度但摩擦牢度降低，主要乃因纖維殘留過多的分散染料，由圖三試驗得知，一旦超過飽和點，品質即大幅降低，且各染料結構不同，其飽和值亦不同，有些染料濃度低于0.5%，有些則高達2%左右。
圖三、染料濃度上色率，牢度之關係圖三、染料濃度上色率，牢度之關系
Dyesfuff conc type ΣK/S 420-680nm ΣK/S420-680nm dyed at 120℃ lightfastness dyed at 120℃ lightfastness rubfastness dry rubfastness dry wet
Polanil Red BF Polanil Red BF anthraquin one anthraquin one
0.05% 19 6 4/5-5 4/5-5
0.1% 32 6 4/5 4/5-5
0.5% 112 7+ 4-4/5 4/5
0.75% 135 7+ 4-4/5 4/5
1.25% 167 7+ 2/3-3 3
1.5% 156 7+ 2/3 2/3-3
2% 154 7+ 2-2/3 2/3-3
摘自International Dyer August 1998 摘自International Dyer August 1998
基本上，染料的選擇亦可由染色設備及製程來做進一步的探討，PP纖維分散染料染色上色之溫度為95～120℃，在120℃的染色溫度下，可提高染著率，有時亦可增加上色值，其標準配方流程如下：基本上，染料的選擇亦可由染色設備及制程來做進一步的探討，PP纖維分散染料染色上色之溫度為95～120℃，在120℃的染色溫度下，可提高染著率，有時亦可增加上色值，其標準配方流程如下：
● 洛比：1:10 ●洛比：1:10
● 染料：1% ●染料：1%
● 分散率：1g/l ●分散率：1g/l
● ＰＨ：4.5～5 ● ＰＨ：4.5～5
● 染色溫度100℃×50～60min or 120℃×50～60min ●染色溫度100℃×50～60min or 120℃×50～60min
● 還原洗 ●還原洗
● Na2S2O4：1g/l ● Na2S2O4：1g/l
● Naorl：3cc/l ● Naorl：3cc/l
● 條件：30℃×15’ ●條件：30℃×15’
亦可加入Cibatex APS or Cibafast來提高其抗紫外線的功能，改善其日光牢度。亦可加入Cibatex APS or Cibafast來提高其抗紫外線的功能，改善其日光牢度。
綜合上述，PP纖維在染色技術發(fā)展上有跡可循，可應用於不同之PP纖維產(chǎn)品，如：紗、平織物、針織物等，尤其是車輛紡織品及地毯的產(chǎn)品，再加上PP纖維具回收再使用功能，配合眼前環(huán)保問題，無疑是一大利基，PP短纖染色產(chǎn)品目前應用範圍不多，未來配合傢俱類或成衣類，或可部份取代Nylon及PES在特定市場的需求下，PP可染型纖維，將可提供惰性、低吸水性、舒服、絕緣、毛細效應、低密度等特性。綜合上述，PP纖維在染色技術發(fā)展上有跡可循，可應用于不同之PP纖維產(chǎn)品，如：紗、平織物、針織物等，尤其是車輛紡織品及地毯的產(chǎn)品，再加上PP纖維具回收再使用功能，配合眼前環(huán)保問題，無疑是一大利基，PP短纖染色產(chǎn)品目前應用范圍不多，未來配合家具類或成衣類，或可部份取代Nylon及PES在特定市場的需求下，PP可染型纖維，將可提供惰性、低吸水性、舒服、絕緣、毛細效應、低密度等特性。 其未來的發(fā)展，則有賴於紡織中、下游產(chǎn)業(yè)根據(jù)其經(jīng)驗，開發(fā)創(chuàng)新不同的產(chǎn)品，或取代目前現(xiàn)有的產(chǎn)品，運用於不同的領域。其未來的發(fā)展，則有賴于紡織中、下游產(chǎn)業(yè)根據(jù)其經(jīng)驗，開發(fā)創(chuàng)新不同的產(chǎn)品，或取代目前現(xiàn)有的產(chǎn)品，運用于不同的領域。
| |
| | | |
|
