還原染料連續軋染要注意的技術問題

  由于還原染料，具有較全的色譜，尤其是有許多中間色，如：橄欖色、卡其色、棕色、綠色、灰色、肉紅色等。而且基本上是單一組份；染色牢度特別是皂洗白布沾色牢度，日曬牢度，汗光復合牢度，比活性染料好等優點，所以，還原染料的應用范圍，日益擴大，消耗量日漸增加。如何將還原染料用得最好，應成為染色工作者認真研究的課題。

1、還原染料的質量

  還原染料，無論用于懸浮體軋染，還是隱色體浸染，共同的質量要求是：

（1）染料顆粒要細。
  80%以上的染料顆粒，應＜2μm（微米），沒有大于微米級的粗顆粒。這是因為，還原染料不溶于水，用于軋染時，只能制成懸浮液（分散液）使用。若染料粒子粗，第一，懸浮液穩定性差，容易沉降。第二，同樣重量的染料，比表面積小，接觸燒堿、保險粉發生反應的機率少，還原溶解的速率慢，這不利于染料的勻染透染，以及染色牢度的提高。第三，染料不經研磨浸軋染色，會降低染料的透染性，甚至會產生色點。

（2）潤濕性要好即，染料撒入水中，親水性好，潤濕快，不飄浮在水面上或結球結塊。這有利于提高染料的分散均勻性以及染液的分散穩定性。同時，也可降低染料粉塵的飛揚性。

（3）要有良好的懸浮穩定性即，配就的染料懸浮液，在放置過程中，染料粒子不聚集，不沉降，分散均勻。

（4）批間深淺，色光差異要小與活性染料相比，還原染料的合成方法要復雜得多。合成條件既使有很小的波動，也會影響成品的色光。統一化處理稍有疏忽，就會造成成品的深淺差異。這一點，要徹底克服，客觀上難度很大。但是，從應用的角度講，要求染料的批間深度差，只能在3%以內。批間色光的差異，必須控制在肉眼不可察覺的范圍。因此，在染料加工過程中，必須進行“調色處理”，（這類似于染色中的修色），目的是使染料成品的力份、色光達到出廠標準。

  對于染料的“調色”，國內外有一個共識：

  第一，調色所用的染料，在染色性能方面，與主體染料必須具有良好的配伍性。特別是上色性能的同步性，染色牢度的一致性，染色深度的加合性，一定要好。然而，有些國產還原染料，由于合成的技術水平相對較差，合成出來的染料，與標準相差較遠。所以，只能靠外加染料，大幅度“調色”來實現標準的統一化。而對做為“調色劑”的外加染料，缺乏認真選擇，只顧調色不顧性能的傾向嚴重。

  第二，調色用染料的數量，國內外一般要求掌控在2%以內。因為，2%的外加染料，對主體染料（單一結構）的整體性能，影響甚微。然而，有的染料企業、調色所用外加染料的數量，遠遠突破2%限度，高達10—20%。顯然，這樣的染料，絕非單一結構染料，而是實實在在的“拼混染料”。這樣的染料，本該另外冠名，不應和正常染料混為一談?？墒?，有的染料企業，依然是按國際染料索引編號命名，忽悠市場。這樣的拼混型染料，應用時，一旦工藝因素發生波動，不但深淺會變化，色光也會改變。正因為如此，應用還原染料時，必須進行認真的測試和選擇。當前，市場上供應的華隆牌還原染料，（江蘇金隆化學有限公司生產），表現良好。染料質量可以與進口染料相媲美，但售價便宜。其質量特點是：

（1）染料顆粒勻細。用于連續軋染，只要加入適量分散劑，直接打漿便可稀釋使用。染料微粒擴散均勻，透染性好，沒有產生色點的風險。
（2）外觀為空心防塵顆粒，沒有粉塵飛揚之弊。
（3）極具潤濕性。在水中潤濕快，分散穩定性好，較好的克服了染料微粒上浮下沉的弊端。因此，化料很容易。
（4）批間深淺、色光穩定。較好地解決了國產還原染料，批間深淺差異大，尤其是色光差異明顯的老大難問題。這顯然是得益于該公司合成技術的突破，統一化處理水平的嚴謹，管理體系的成熟。這無論是對于國產還原染料的發展（取代進口染料），還是實際應用，都是一個了不起的貢獻。

2、還原染料的牢度

還原染料染纖維素纖維
耐水色牢度（ISO.105-E011994或GB/T5713.1997）
(4cm*10cm加壓12.5Kpa37±2℃*4h)
耐熱水色牢度（ISO105-E081994或GB/T70651997）
(4cm*10cm70±2℃*30min)
耐沸煮色牢度（ISO.105-E091995或GB/T70661997）
(4cm*10cm沸溫*1h)
耐皂洗色牢度（ISO105-C01-C051989或GB/T3921-1-51997）
4cm*10cm40±2℃*30min（CO1）
50±2℃*45min(CO2)
60±2℃*30min(CO3)
95±2℃*30min(CO4)
95±2℃*4h(CO5)
耐絲光色牢度（ISO.105-x04.1994或GB/T7073.1997）
(NaOH300g/l20±2℃*5min)
耐汗漬色牢度（ISO.105-E04或GB/T39221995）
（加壓12.5Kpa37±2℃*4h）
耐日光色牢度（ISO.105-B011994或GB/T84261998）
耐汗光色牢度（汗漬+日光復合牢度）

  這些色牢度，與活性染料相比，都有較大的優勢。但是，不能因此而忽視了部份常用還原染料存在耐氯色牢度的問題。

  應該肯定，在常用還原染料中，大多數品種的耐氯浸牢度是好的。如，還原黃G（y-1#）、還原棕BR（棕-1#）、還原棕R（棉-3#）。還原棕GG（棕3GB-5橄欖R拼混）、還原金橙G（0—9#）、還原金橙3G（0—15#）、還原桃紅R（R-1#）、還原大紅R（R-29#）、還原紅F3B（R-31#）、還原艷綠FFB（G-1#）、原艷紫2R（V-1#）、還原灰BG（灰-29#）、還原灰M（灰-8#）、還原深蘭BO（B-20#）、還原橄欖綠B（G-3#）、還原艷橙GR（0—7#）、還原橄欖R（灰-27#）等，氯浸褪色變色較小，可以達到GB/T8433.1998標準（有效50mg/l）4級以上。值得注意的是，應用最普遍的蘭蒽酮蒽醌型的蘭色還原染料，如：

還原蘭RSN還原漂蘭BC
還原蘭GCDN還原艷蘭3G
它們的結構相似，在染色的實用性能上，有著共同的缺欠：

（1）當燒堿、保險粉濃度過高，或還原溫度過高，還原時間過長時，容易發生“過度還原”。即，四個羰基（＞c=0）全部被還原（正常時只還原二個）以及發生“脫”氯反應，使色澤顯著變暗淡轉青綠光。

（2）迂到有效氯，容易受到攻擊，而發生“過氧化”，色澤同樣會顯著變暗綠。所以，它們的耐氯浸牢度（有效氯50mg/l）,只有1—2級。以還原蘭R5N、還原深蘭BO、還原橄欖綠B拼混的還原深蘭VB、遇氯褪變色同樣嚴重，會由深蘭色變為青灰色，耐氯浸牢度也只有1—2級。因此，還原染料用于有耐氯牢度要求的色單時，

（1）一定要選擇染料,

（2）必要時，采用鹽素牢度提升劑處理。
  處理方法：鹽素牢度提升劑CF-C10—30g/l，室溫浸軋，烘干便可。
  處理結果：耐氯浸牢度（有效氯50mg/l）可提高0.5—1級,水洗牢度只能提高0.5級,色變性小,對日曬牢度影響不明顯。
  <注>鹽素牢度提升劑CF-C，為陽離子性淡棕色液體，上海德?；どa。

  3 、還原染料的光脆性

  在還原染料中，有相當一部分品種，具有明顯的“光脆性”。所謂光脆性，就是染著在纖維上的還原染料，在日光照射下，吸收光能以后，會呈現出能量較高的激發狀態。由于染料本身結構穩定，難以遭到破壞，但卻會在空氣、水份存在下，促使纖維素發生氧化，致使纖維（織物）強力損傷，甚至產生破損。還原染料之所以產生光脆性，與其結構密切相關。大多出現在黃色、橙色、紅色染料系列中，（但并非所有的黃、橙、紅色染料都有光脆性）。而光脆程度的大小，又與染色深度、浮色輕重、帶堿與否、日光強度、氣溫高低，含濕多少等因素有一定關系。顯然，還原染料的光脆性，是還原染料繼蘭色品種耐氯牢度低劣之外，又一個令人厭惡的性能缺陷。

  由于還原染料中，部分品種具有光脆性，所以，采用還原染料染色時，務必要注意二點：

  第一，要盡量選用沒有光脆性或光脆性輕微的染料。

  第二，必須使用光脆性染料時，（1）只能用來調整色光，而不宜作為主色。（2）只能和沒有光脆性的染料相拼。因為，有些沒有光脆性的染料、如艷綠FFB、橄欖綠B等，具有抑制其它染料光脆性的作用，可減輕對纖維的損傷。

4、燒堿保險粉的濃度

  由于還原染料只有在燒堿——保險粉的還原液中，才能還原溶解，產生上染能力。所以，還原染料對燒堿、保險粉的用量濃度，依賴性很大。試驗和實踐都說明，燒堿和保險粉用量必須適當，用量過多或過少都會給染色質量造成危害。比如：

（1）燒堿、保險粉用量過多，汽蒸時間過長的情況下，一些蘭蒽酮蒽醌染料、黃蒽酮蒽醌染料，會發生“過還原”現象。

以還原蘭RSN（C.1B-4#）為例：

第一步:
①由于分子內形成氫鍵，只有二個羰基被還原。
②隱色體為暗蘭色。

③染色物色光艷亮，牢度好。

第二步:
①四個羰基全被還原，共軛雙鍵被-NH-阻斷。
②隱色體為棕色。
③色光嚴重變暗變綠，色牢度也下降。

  黃蒽酮蒽醌染料，其分子結構和蘭蒽醌蒽醌染料相似，所以，同樣會發生“過還原”現象，不僅色光鮮艷度下降，耐氯牢度也會嚴重降低。

  如，c.1y-1#還原黃G等

（2）分子中含有鹵素基的蘭蒽酮蒽醌染料，在燒堿、保險粉用量過高、汽蒸時間較長時，會發生脫鹵（脫氯）現象，其色光會嚴重變紅，耐氯牢度也會下降。
  如，還原漂蘭BC還原蘭RSN還原蘭GCDN

（3）一些含有酰胺結構的染料，如還原棕R、金橙3G、橄欖綠R等，若燒堿濃度過高，在高溫下有可能水解，生成色澤較深的氨基化合物，使色光改變，色牢度降低。如，還原橄欖R

（4）燒堿用量不足時，隱色體不能穩定地溶解在水中，會產生染料分子異構化（重排），使染料失去水溶性，無法向纖維內部擴散染著，既影響得色量，又會浮色增加，降低染色牢度。

  蘭蒽酮類染料，如蘭RSN、蘭GCDN、漂蘭BC、艷蘭3G等，最容易發生這種異構現象。此外，咔唑類蒽醌染料，如，金橙3G、卡其2G、橄欖綠B、橄欖R、棕BR、棕R、灰M等，也會發生類似現象。

  以還原蘭RSN為例：
  正常暗蘭色隱色體紫色蒽酚酮化合物
  (水溶性)(不溶性)
  可見，燒堿、保險粉的實際用量，必須嚴加控制。過少會造成色淺、色花，過多也會給染色質量造成危害。
  生產實踐表明，100%燒堿與100%保險粉用量以1：1為宜。
  干布還原時，補充液濃度：
  經驗用量（g/l）淺色中色深色
  100%燒堿15—2020—2525以上
  100%保險粉15—2020—2525以上
  由于保險粉在浸軋過程中，容易分解損耗；而燒堿對棉纖具有一定親和力，在浸軋過程中，棉纖會超量帶走燒堿。所以，還原浸軋槽中的平衡濃度，約為補充液濃度的70—80%。這可通過滴定來確認。

  注：①初開車時，蒸箱內有空氣殘留，會多消耗一部份保險粉，故開車前，水封口內要追加5g/l的保險粉，以確保染料能充分還原溶解。
    ②打底烘干的色布，在浸軋還原液過程中，會有部份染料脫落，容易造成初開車色淺。所以，要根據色澤的深淺，開車前，向浸軋槽內和水封口內，追加適量染液。

5、還原染料的還原速度

  由于還原染料，只有充分還原溶解以后，才會產生良好的上染性能。因此，還原染料的還原性能，是制訂應用工藝的重要依據。還原染料的還原性能，包括二個方面。

  一是，還原的難易程度。還原的難易程度，是以其隱色體還原負電位的高低來衡量的。負電位低，表示容易還原。負電位高，表示難還原。由于還原染料的還原負電位，都在1000mv（毫伏）以下，（-640—-927mv），而保險粉在常規濃度下的負電位，在1000mv以上，所以，只要保險粉濃度適當，足以將所有還原染料還原。因此，還原染料還原難易程度，不會給實際應用帶來困難，故沒有必要多顧慮。

  二是，還原速度的快慢。還原染料，還原速度的快慢與還原的難易程度之間，存在二種情況：
  （1）有些染料，還原容易，還原速度也很快。如：還原黃G（c.1、y-1#）
  （2）有些染料，還原容易，還原速度卻很慢。如：
  還原橙RF還原桃紅R

  還原紅青蓮RH還原紅青蓮RRN

  所以說，還原染料的還原速度與還原的難易程度，是二個不同的概念，不可混為一談。還原染料還原速度的快慢，對還原染料的應用，具有重要的指導意義。比如，在隱色體浸染法中，染料還原速度的快慢，是選用染色方法（甲法、乙法、丙法、特別法）的主要依據。

  還原桃紅R（c.1.R-1#），其還原電位為-730mv，說明還原比較容易，而還原速度卻慢得驚人。為此，不能采用普通的全浴還原法，而必須采用特別法還原，俗稱干缸還原。即，在相對較高濃度的燒堿—保險粉溶液中，以相對較高的溫度（70—80℃）來還原溶解，目的是提高其還原速度，確保在較短的時間內，還原溶解充分。

  在懸浮體連續軋染中，染料還原速度的快慢，是確定還原液濃度和汽蒸時間（軋染車速）的主要依據之一。

  在常用還原染料中，蒽醌類染料的還原速度一般較快。如蘭蒽酮蒽醌染料，還原蘭RSN、漂蘭BC、艷蘭3G、深蘭VB、蘭GCDN等。黃蒽酮蒽醌染料，還原黃G等。還原速度特慢的染料，主要是一些硫靛類染料。如，還原艷橙RF、桃紅R、紅青蓮RH、紅青蓮RRN等。由于在連續軋染中，染料的還原、溶解、擴散、染著，必須在70—90秒內完成。所以，在使用還原速度特慢的染料時，必須采取相應的技術措施：

（1）適當提高還原液（燒堿、保險粉）濃度，以促進染料加快還原溶解。
（2）適當降低軋染車速，延長汽蒸還原時間。
（3）盡量避免還原速度特慢的染料與還原速度快、且容易過還原的染料相拼染色。不然，工藝條件很難做到“二者兼顧”。

  比如，蘭蒽酮類染料（還原快且易過還原）與硫靛類染料（還原特慢）相拼染時，當還原液濃度相對較低，汽蒸時間相對較短時，蘭蒽酮類染料可正常發色，而不會發生“過還原”現象。而硫靛類染料，卻有可能還原溶解不良，影響色光的穩定性和色牢度。反之，可確保硫靛類染料還原溶解充分，而蘭蒽酮類染料，卻有可能發生“過還原”，使得色失常，色牢度下降。顯然，如此拼色，對還原液濃度和汽蒸時間比較敏感，二者稍有變化，便會產生色光的波動。

6、還原染料的氧化速度

  不同結構的還原染料，其氧化速度不同。
  有些還原染料的隱色體，氧化速度很快，汽蒸后只要經水洗、透風就可完成氧化。

  比如，蘭蒽酮蒽醌染料中的還原蘭RSN、還原漂蘭BC、還原艷蘭3G、還原蘭GCDN等。紫蒽酮蒽醌染料中的還原艷綠FFB、還原艷綠2G、還原深蘭BO等。咔唑蒽醌染料中的還原橄欖綠B、還原卡其2G（C.1G-8#）等。但也有些還原染料的隱色體，氧化速度卻很慢。比如，蒽醌染料中的還原艷橙RK（C.1.0-3#）。硫靛染料中的還原桃紅R、還原紅青蓮RH。黃蒽酮染料中的還原黃G等。正是由于還原染料的氧化速度，有快有慢而且相差較大，所以，在連續軋染中應用時，要注意以下事項。

（1）氧化速度慢的染料，不宜與氧化速度快，且容易“過氧化”的染料（如，還原蘭RSN、還原漂蘭BC、還原艷蘭3G、還原蘭GCDN、還原深蘭VB、還原橄欖綠B等。）相拼染。不然，容易造成氧化慢的染料氧化不足，或者氧化快的染料產生氧“過氧化”。導致色光暗淡，艷度下降，色澤穩定性差。
（2）氧化前的水洗去堿程度，要依據染料的氧化特性而定。

  難氧化的染料，適合在適當堿性條件下氧化。因為，染料隱色體比染料隱色酸的氧化速度要快得多，這樣，可確保氧化充分。而氧化快，特別是容易“過氧化”的一些染料，在堿性較強的條件下氧化，則容易發生“過氧化”，使色澤泛綠變暗，使色光失去真實性。所以，氧化前的水洗要強一些，織物帶堿要少一些。

以還原蘭RSN為例
正常為艷蘭色紅光過氧化為吖嗪結構化合物,
變暗綠色

（3）為了使氧化性能不同的染料，均能實現“正常氧化”，確保色光艷麗、純正。連續軋染時，不宜采用水洗、透風氧化法，而適合采用雙氧水氧化法。因為，雙氧水在弱堿性條件下，氧化溫和，不致引起染料的“過氧化”。

經驗條件為：100%H2O2濃度1—1.5g/l
氧化溫度50±2℃
氧化時間25—30秒（相當一格平洗槽+透風氧化或二格平洗槽串聯氧化）

7、還原染料的皂洗效應

所謂“皂洗效應”，就是染著在纖維上的還原染料，經高溫濕熱處理，（如皂洗、水洗、烘干等），會發生深淺，色光變化。
實踐表明，多數還原染料“皂洗效應”明顯。

染料名稱皂洗前后色光變化染料名稱皂洗前后色光變化
橄欖綠B黃棕光消失，明顯變藍光艷綠FFR藍光加重
灰BG明顯轉紅光，有淺色較應卡其2G顯著轉綠
深藍BO藍光消褪，變紅蓮色棕G轉灰綠光
藍RSN藍青光消失，變紅光亮藍棕GG轉灰綠光
深藍VB藍灰光消失，變紅光暗藍棕RRD顯著變紅
灰BM紅光消褪，轉青灰光棕BR黃光加重
黃G紅光加重，較艷亮棕R變艷亮
桃紅R顯著轉黃光
艷紫2R轉紅光
藍GCDN顯著轉紅光
漂藍BC紅光加重

  皂洗色變的原因：
  浸軋在纖維上的染料，經汽蒸、水洗、氧化后，在高溫皂洗的過程中，會發生以下改變：

  （1）染料經氧化，由還原態變為氧化態，對纖維的親和力大大下降，在高溫皂洗過程中，這些處于高度分散狀態的染料分子，會發生移動，形成聚集，甚至形成晶體—結晶狀態改變。
  （2）染料分子在纖維內的存在取向，在皂洗過程中，也會從與纖維分子鏈平行的狀態，變為與纖維分子鏈垂直的狀態—存在取向改變。
  （3）在皂洗過程中，有些染料會異構化（順式反式）—分子構型改變。

  正是由于纖維上的染料，在結晶、取向、構型等方面發生了改變，而導致染料吸光性能改變，染色色光改變。

  可見，經過汽蒸、水洗、氧化后，纖維上的還原染料，并非是穩定態，而是亞穩態。實驗表明，要使染著在纖維上的染料，從亞穩態變為穩定態，使之充分發色，保持色光穩定，只能通過高溫皂洗來實現。然而，現實的問題是，不同品種的還原染料，實現“充分發色”所需的時間是不同，有的發色快，有的發色則很慢。

染料名稱基本發色充分發色
100℃皂洗（min）100℃皂洗（min）80℃皂洗（min）
橄欖綠B2825
灰BC1315
深藍BO6815
藍RSN2610
深藍VB4820
灰BM3715
黃G1310
桃紅R52040
艷紫2R1620
藍GCDN1415
漂藍BC1310
艷綠FFB121

卡其2G2720
棕G41530
棕GG41530
棕RRD51020
棕BR0.515
棕R1310

  大部分染料基本發色所需的皂洗時間，最少也要1min以上，而充分發色至少需4—5min以上。在連續軋染生產中，由于軋染設備的限制，皂洗時間通常只有60—70秒，（60m大皂洗箱，車速50—60m/min）。這對容易發色的染料，如，灰BG、黃G、紫2R、蘭GCDN、漂蘭BC、艷綠FFB、棕R等，可以達到“基本發色”，而達不到“充分發色”.

  對于發色慢的品種來說，如，深蘭BD、深蘭VB、桃紅R、棕G、棕GG等，不要說“充分發色”，就是“基本發色”也實現不了。
  顯然，還原染料按常規工藝連續軋染，落布色并非是穩定態，而是一定程度的亞穩態。

  正因為如此，還原染料（尤其是發色慢染料），連續軋染下來的織物，（1）在濕熱后整理（柔軟熱拉、預縮）的過程中，由于纖維上的染料會繼續發色，（直到實現穩定狀態），所以，深淺、色光會發生一定程度的改變。（2）還原染料軋染的色布，在耐洗色牢度（GB/T3921-4，95±2℃*30min）測試過程中，原樣變色一般較大，甚至達不到外銷要求。

  可見，“皂洗”對還原染料軋染而言，不僅是為了去除浮色，提高鮮艷度和色牢度，還有一個使染料發色，穩定色光作用。
  為此，對還原染料軋染中的“皂洗”務必要十分重視。

（1）因為溫度越高，染料發色所需的皂洗時間越短。所以，必須在95—98℃高溫條件下皂洗，絕對不能邊開車邊升溫。
（2）皂洗時間起碼要保證在60秒以上。所以，軋染車速的確定，對還原染料來講，不僅要考慮所染色澤的深淺、織物的厚薄、染料還原速度和氧化速度的快慢，還必須保證皂洗時間，能使染料“基本發色”。
（3）實驗表明，不同類型的皂洗劑，不僅與染色牢度密切相關，對還原染料的發色，也有一定的促進作用。因此，應選用陰/非離子復合型，內含螯合分散劑的皂洗劑。因為這類皂洗劑，具有較強的分散、乳化、凈洗、攜污能力，綜合效果良好。