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黄土媒染红色系天然染料婴幼儿面料生态染色





張弛, 崔永珠, 魏春艷(大連輕工業學院 紡織輕工學院, 遼宁 大連 116034)

摘要﹕ 針對嬰幼儿紡織品面料, 選擇紅色系天然植物染料茜草和蘇木來染色, 并采用黃土作為媒染劑進行固色實現了生態染色。通過實驗分析了茜草和蘇木染液的濃度、染色溫度、染色時間對染色深度的影響, 并對染后織物進行了有害物質檢測, 結果表明由黃土媒染處理的茜草和蘇木染制品色澤純正,

且有較好的色牢度。最佳染色工藝為﹕ 茜草染液濃度5 g/L, 溫度100 ℃, 時間40 min﹔ 蘇木染液濃度15 g/L,溫度60 ℃, 時間40 min。

關鍵詞﹕ 天然植物染料﹔ 黃土媒染﹔ 嬰幼儿紡織品﹔ 生態染色

嬰幼儿紡織品一般是指不滿3歲的嬰幼儿服用的面料及相關用品, 主要有外衣、內衣、尿布、尿布墊、毛巾及浴巾等[1]。嬰幼儿紡織品不同于非嬰幼儿紡織品, 一來嬰幼儿的免疫力及抵抗力較弱﹔ 二來皮膚對刺激反應比較敏感, 易引起皮膚障礙[2]。因此, 其穿用的服裝必然有特殊的要求。一般嬰幼儿平均每日舐吮時間在30 ̄50 min,面積為5 ̄10 cm(2 口的大小) , 如服用的面料涉及不安全、非生態化學物質, 將導致經口中毒, 會引起各种不良症狀, 不利于嬰幼儿的健康成長。

然而, 目前嬰幼儿紡織品和其他服用紡織品一樣, 從原料到最終產品要經過很多物理、化學加工過程, 所以毫無疑問在生產過程中必然帶來環境污染和紡織品的安全性問題。近年來, 有關嬰童裝染料有毒、甲醛超標、 值超標 pH的問題屢屢發生。2006年六一前夕, 廣東省工商局抽查了廣州等6

市的22家商場、超 市 、個 体 戶 銷售的嬰幼儿服裝商品91批次, 其合

格率僅為34﹒1%, 特別是有毒的可分解芳香胺染料的檢出率較高[2]。

可分解芳香胺染料是一种對人体有毒有害的染料, 有醫學資料証實,人体接触這些染料產生活化反應后, 患癌比例比普通人群高出20%, 极易患上皮膚癌、膀胱癌、輸尿管癌等[3-5]。

由于合成染料對人体帶來一定的危害, 因此天然染料越來越受到關注。天然染料無毒、生態、色澤柔和、自然而有特色, 且具有良好的環境相容性和藥物保健性。因為嬰幼儿紡織面料主要是以棉為主的天然纖維, 加之目前天然染料也主要用于天然纖維, 所以天然染料在嬰幼儿紡織品領域中擁有廣闊

的發展前景。

近年來, 有關天然植物染料方面的文獻較多[6-10], 從內容上看, 大部分為有關染色方面的研究內容,但還沒有針對具体的消費群体而進行研究。而且對最終染成品的重金屬含量、pH值以及甲醛含量等生態、安全性指標的測試內容也比較少見。此外, 目前天然染料所用的媒染劑大部分還使用各种合成

媒染劑, 而合成媒染劑所含的重金屬時刻威脅著人類的健康, 尤其對嬰幼儿更為嚴重。

本文是針對嬰幼儿而開發的生態紡織品。首先,在染材選擇上, 根据嬰幼儿服裝流行的顏色特點,選擇紅色系染料——茜草、蘇—-木作為本實驗的染料。其次, 在染色工藝上, 選擇天然黃土粉作為媒染劑進行了媒染處理[11]。本文的創新在于整個實驗是一個生態加工過程, 即生 態的染色 、生 態 的媒染固色, 因此最終得到的織物也是天然、無毒、生態的綠色紡織品。

1 實驗

1﹒1 材料与儀器

茜草、蘇木(干藥材、市售),黃土細粉 (大自然現存物, 提純處

理), 純棉漂白針織布(國產, 市售) 。

SW8A型耐水洗色牢度檢測儀(無錫紡織机械厂) , 53WB型分光

光度計(上海光學儀器厂), ADCI-60-C型全自動色差計(北京辰泰克儀器技術有限公司)。

1﹒2 染色工藝路線

染料的翠取→配液→染色( 浴比1︰20) 媒染( 黃土粉, 濃度5 g/L, →40 ℃) →安全性檢測( pH值、甲醛、重金屬含量) →色牢度檢測 ( 耐洗色牢度) 。

1﹒3 染液制備

茜草萃取工藝﹕ 分別稱取質量為5 g、10 g 、15 g 、20 g 的茜草, 將其分別加入至1 L蒸餾水中浸泡24 h,然后放在水浴鍋內加熱至沸騰, 繼續煎熬, 待水分蒸發至100 mL時倒出液体, 重复兩次。將上述液体收集混合并過濾, 再回流蒸發至50mL, 作植物染料備用。

蘇木萃取工藝﹕ 80 ℃, 30 min。分別稱取質量為5 g、10 g、 15 g、 20g的蘇木, 并將其分別加入至1 L蒸餾水中, 用蒸餾器加熱萃取濃度分別為5 g/L、 10 g/L、15 g/L、20 g/L的

染液。萃取完畢后待染液靜置冷卻, 多次過濾, 備用。

1﹒4 染液濃度、染色溫度以及染色時間對ΔE的影響

有關茜草和蘇木天然染料上染率方面的研究目前較為普遍, 且大部分采用上染百分率或K/S值來表示上染率。本文考慮到茜草和蘇木天然植物染料的成分較為复雜,它會影響顏色的色光、色相及明度, 因此, 為驗証每處理樣的色光、色相、明度3指標, 本實驗采用符合CIE1976標准的D65光源的全自動色差計, 利用GSBA67002- 86陶瓷標准白板作為白度、色度測量用的定標標准, 以未經染色處理的實驗用空白布樣作為參比試樣, 對染色

布樣的ΔL, Δa, Δb以及天然染料染色布樣色差( 無媒染色差) ΔE進行

了比較測試。

1﹒5 天然媒染劑對媒染以及其對天然染料染色織物ΔE的影響

本實驗采用大自然現存的黃土作為媒染劑, 以此減少由重金屬帶來的麻煩, 提高其安全性﹔ 并利用黃土媒染劑對天然植物染料染色織物進行固色。采用1﹒4中的儀器及操作, 通過測試對媒染后布樣的ΔL、Δa 、Δb, 以及天然染料染色媒染后色差( 媒染色差) ΔE進行了比較。

1﹒6 檢測

1﹒6﹒1 耐水洗色牢度檢測

執行GB/T 3921﹒1—1997《耐洗色牢度的檢測方法》。

1﹒6﹒2 生態性檢測

甲醛含量檢測執行GB18401—2001《紡織品甲醛含量限定》﹔ 重金屬含量檢測執行GB/T 17953《重金屬离子檢測方法》﹔ pH值檢測 執行GB/T7573《水萃取液pH值的測定》。

2 結果与討論

2﹒1 染色工藝實驗

2﹒1﹒1 濃度的影響

茜草染色色差与濃度的關系与蘇木染色色差与濃度的關系見圖1。



從圖1中可看出, 不管是茜草還是蘇木, 黃土媒染和未媒染布樣的色差較大, 即媒染布樣的色差值低于未媒染布樣。應該說這是天然植物染料媒染的共性。為了提高天然染料染色織物的色牢度, 在染色工藝中添加各种媒染劑。媒染劑含有金屬离子, 它与天然植物染料和纖維的某些基團形成配位鍵, 以此提高纖維与染料之間的結合力[12]。天然黃土含有大量Ca2+, Fe2+, Mg2+等金屬离子, 而不含鉛、鈷、鉻、鎳等重金屬离子, 是很好的天然媒染劑[11,13]。對于茜草和蘇木, 從它的化學結构式來看, 它們都具有能和金屬离子形成配位鍵的羥基、羧基和酮基等, 這些基團可以和黃土中的Ca2+, Fe2+, Mg2+等金屬离子形成配位鍵, 而形成金屬配位鍵后, 大部分使染料的原有顏色發生變化[14-16]。利用黃土進行媒染, 由于黃土、染料、纖維三者的配位鍵形成, 有助于染色牢度的提高, 但媒染后的色差值有所降低。這是因為纖維最表面上的部分染料只能和黃土形成二維配位鍵,而無法同時与纖維形成三維配位鍵, 所以造成部分染料有一定程度的剝落。

從濃度的影響來看, 不管是媒染, 還是未媒染, 其染色深度隨著濃度的增加而增大。對于茜草, 濃度小于5 g/L時, 染色深度變化最大, 而超過此濃度后, 變化呈緩慢趨勢。對于蘇木, 其染色深度隨染液濃度的增加而加深, 在濃度增大為15g/L時, 紅光最為鮮亮, 在15 g/L后趨于下降趨勢。這可能是染液中染料色素的飽和程度造成的。對于浴比為1︰ 的染色條件下, 30 mm×2035 mm大小, 重為0﹒4 g的布樣來說,它可吸收的色素含量最多為濃度在15 g/L的染液中所含的色素量。也就是說, 在低于該濃度時, 其染色的深度會隨染液濃度增加而增深﹔ 但高于該濃度時,色素含量對于該布樣達到過飽和而并不能被布樣完全吸附, 致使顏色不再加深。

2﹒1﹒2 溫度的影響

茜草和蘇木的染色深度隨溫度的變化見圖2。

從圖2a可知, 茜草染色深度隨溫度的提高而增加。茜草紅色素是在100 ℃時萃取的, 可見其色素耐高溫, 在較高溫度下亦不會分解、氧化。而且, 溫度高時分子運動加速, 利于色素的吸附, 所以染色效果隨溫度上升而增加。



從圖2b可見, 溫度升至60 ℃后, 染色深度沒有明顯增加。從蘇木的實驗數据來看, 60 ℃時, 染色布樣顏色紅光強, 在80 ℃以后的染色布樣顏色加深, 但其色相發生明顯轉變, 偏离紅色系。引起這一現象的原因是蘇木中的紅色素不耐高溫, 在高于80 ℃的條件下色素發生分解、氧化, 使得紅色素含量減少, 顯現其他色彩[13]。

2﹒1﹒3 處理時間的影響

茜草和蘇木的染色深度隨時間的變化, 見圖3。

從圖3可見,布樣對色素的吸附量隨時間的增加逐漸增加,但達到40 min后,布樣吸附能力趨于飽和,將不再吸附更多的染料。這主要是茜草和蘇木染料本身對棉纖維的直接吸附性好,可以短時間內吸附并擴散到纖維內部,因此,上染率受時間的影響并不很大。

2﹒2 耐洗牢度檢測結果

紡織品在其使用過程中會受到光照、洗滌、熨燙、汗漬、摩擦和化學藥劑等各种外界因素的作用,這就要求紡織品的色澤相對保持一定牢度。衣物在穿著過程中受到諸如摩擦、水浸、汗漬等因素的作用, 染料和織物結合不牢固, 就會泳移到人体皮膚上, 由于人体的汗漬和唾液的催化作用, 促使染料分解而對人体健康造成危害。尤其是嬰幼儿產品更應注重上述問題。



無媒染与媒染樣品的耐水洗檢測結果見表1。由此可以清楚地看到, 未媒染處理織物, 其耐洗牢度較差, 但其不沾染其他織物﹔ 而黃土媒染處理織物對于蘇木、茜草紅色素的固色具有明顯的效果, 使其耐水洗效果得到明顯的提高。雖然水洗牢度不及合成染料紡織品的牢度, 但對于嬰幼儿來說, 一來

其服用期較短﹔ 二來考慮到嬰幼儿面料的pH值, 一般不要求使用鹼性洗滌劑而使用中性洗滌劑, 因此應該說水洗牢度還能有所提高。再則, 即使有一點脫色現象, 其染料也不會傷害皮膚。總之, 本實驗得到的水洗牢度對嬰幼儿消費群來說是可行的。

2﹒3 生態性檢測結果

2﹒3﹒1 甲醛含量檢測

采用乙 丙酮法進行甲醛含量檢測, 其結果為﹕ 甲醛含量為“未檢出”。此數据完全符合國家強制性的嬰幼儿類紡織品甲醛含量標准要求的20 mg/kg, 也符合國家質檢要求。這与我們設想的結果完全一致, 因為本實驗在整個染色、固色加工過程中一直采用純天然環保型植物染料和媒染劑, 未添加任何化學助劑。

2﹒3﹒2 重金屬、pH值、偶氮染料含量檢測

關于重金屬和偶氮染料, 因為在本實驗中采用的染料和媒染劑都是天然產品, 所以預想不會涉及到超標問題。經實際檢測, 結果是未檢測到重金屬和偶氮染料, 其結果都為“0”。

關于pH值, 按照規定應為弱酸性。經實際檢測, 結果是茜草和蘇木染色物的pH值都在6 ̄7范圍,符合國家質檢要求。就茜草而言,其上染率隨pH值降低而增加, 但同時考慮織物的親膚性, 調整染色pH值在偏酸的6左右[14]。對蘇木來說, 在酸性條件下( pH≦5) , 黃光較重, 為黃色﹔ 在pH≧6的條件下, 黃光較弱, 開始呈現紅色[15], 并且從織物表面得色量來看, 中性條件下得色量較高, 所以染色pH值選擇中性[16]。



3 結論

3﹒1 茜草染色最佳工藝條件為染液濃度5 g/L, 溫度100 ℃, 染色時間40 min﹔ 蘇木染色最佳工藝條件為染液濃度15 g/L, 溫度60 ℃, 染色時間40 min。

3﹒2 茜草和蘇木均是紅色系植物染料, 其未經媒染織物染色牢度差, 耐洗色牢度不好﹔ 但其脫落的染料不沾染織物。

3﹒3 黃土媒染對于茜草和蘇木的染色均起到固色作用, 使耐水洗性得到明顯提高, 牢度可提高2級。

3﹒4 采用天然植物染料染色, 并用純天然媒染劑固色, 不僅達到了丰富織物色彩的作用, 還提高了嬰幼儿服用的安全性。所測定的甲醛含量值、重金屬、pH值、偶氮染料含量完全達到國家規定的標准。而且避免了合成染料的化學污染, 對環保、人体健康大有裨益。

3﹒5 用茜草和蘇木染色, 黃土媒染均會使其染色后的色差值降低,色彩變得更加柔和。



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