染色后处理及控制方法优化

染色后处理的目的是去除未固着的染料（也称浮色）和残留的助剂，提高染色产品的各项色牢度、鲜艳度和手感。通常用水洗的方法，但水洗加工耗能、耗水，排放大量污水，直接影响到节能减排和染色加工的生态性，因此受控染色过程已延伸到染色后处理的水洗过程控制。

染色后应洗除的物质主要是未固着的染料和水解染料（如果有水解反应发生），它们大部分残存在纺织纤维之间的毛细网络的水溶液中，也有部分分布在纤维内的孔道中，由于这两种状态染料洗除的难易程度不同，因而洗涤方式和条件也各异。

除了未固着的染料和水解染料以外，还应洗除的有各种化学品，有染料商品化时加入的分散剂、润湿剂等，还有染色时加入的渗透剂、匀染剂、中性电解质、酸或碱、缓冲剂或pH调节剂、络合剂或螯合剂等，如果是金属络合染料，则可能残留铜、铬等重金属离子，还有固色时加入的固色剂、专用牢度提升剂等，这些化学品都必须在水洗后处理环节去除，以确保纺织品服用的安全性。

染色后处理流程：水洗→皂洗（或还原清洗）→水洗。

染色后处理流程很简单，前两部分为了去除浮色、酸碱残留、助剂等，最后部分水洗是彻底洗净，确保织物呈中性，不带洗涤过程可能残留的杂质。但染色后处理过程中存在很复杂的化学作用，不仅发生物理性交换和稀释作用，还伴随着物理化学和化学分解作用。根据不同染料上染不同纤维，后处理方法有水洗、皂洗（也称皂煮）和还原清洗。

水洗过程指流程中的第一部分，包含多道、不同温度的水洗。水洗去除纤维表面及与纤维结合不牢固的染料，对去除水溶性染料比较有效，如直接染料、活性染料、酸性染料、阳离子染料等。水洗时存在三种洗除染料的过程：第一，纤维表面或纤维间毛细网络染液中的染料，水洗时被水稀释交换而去除；第二，纤维孔道中的染料先从纤维孔道染液中扩散到纤维表面，经解吸再被水洗稀释交换去除；第三，纤维表面一些难溶的染料聚集体主要通过机械力脱离纤维，分散到洗液中。

对于活性染料，存在染料的水解产物。水解染料对纤维具有一定直接性，它不仅存在于纤维表面，更多的是在纤维内部孔道中，洗涤时除纤维表面通过水的稀释交换，更多的是通过解吸、扩散，从纤维内孔道壁上解吸，扩散到纤维表面，然后再通过水的稀释交换去除。

水洗过程经常包含酸洗或碱洗，以中和去除残留在织物上的碱或酸；水洗过程对染（固）色时加入的电解质、表面活性剂类添加剂也有良好的去除作用。

水洗过程控制主要包括水洗温度、浴比、机械搅拌（或水流速度）和pH。

水洗温度高、水流循环快（或水洗时间长）、浴比大有利于对染料溶解稀释，快速洗去纤维上的未固着的染料（及水解染料），对电解质、表面活性剂的去除同样有利。但温度高、水流快、浴比大导致能耗、水耗高，在国际、国内大力提倡节能减排的大环境下，低温水洗和小浴比水洗已成为研究的热点。

机械搅拌作用是影响水洗效果的另一重要因素。机械作用促进织物内外溶液的交换，减少边界层厚度，加速染料由内向外扩散。如溢流染色机内织物的运转速度高，织物与染液的相对运动加剧，使染料浮色与纤维的结合力减弱，浮色被洗脱。

酸洗或碱洗的pH控制取决于染（固）色过程的酸碱度，合理选择酸、碱中和去除织物上残留的碱和酸，一般选择具有良好渗透性的有机酸、碱作为中和剂，不仅中和纤维表面酸、碱，还可渗透到纤维芯部中和残留酸、碱，去除效率高，还对纤维不造成损伤，洗涤温度一般控制在50℃以下。

皂洗是通过表面活性剂作用于染料分子，通过乳化、分散去除未固着或水解染料造成的浮色，比水洗的效果更好。各种水溶性和非水溶性染料均可通过皂洗去除浮色，皂洗过程控制主要是皂洗温度、机械搅拌（或水流速度）和浴比。

皂洗温度是影响皂洗效果的主要因素。对于亲水性纤维而言，温度高，纤维溶胀充分，染料的扩散系数高，亲和力低，有利于染料的解吸，并从溶胀的孔道中向纤维表面扩散；对于疏水性纤维，高温使染料对纤维的亲和力降低，有利于纤维表面未固着染料的解析，然后通过表面活性剂的乳化、分散作用去除；高温条件染料、助剂的溶解性高，因此传统皂洗在95℃。但高温使活性染料的断键稳定性下降，水解加剧，特别是在有残留碱的情况下，高温还使表面活性剂乳化、分散能力下降，与水解染料形成的胶束稳定性下降。所以近年来的研究热点为60℃及以下低温皂洗，一方面减少能耗，另一方面对活性染料可减少水解染料的产生。当然低温皂洗剂是关键，研究表明，高分子表面活性剂或复配型表面活性剂在低温条件具有良好的乳化、分散效果，有利于染料浮色的洗脱，达到预期的色牢度和表面色度。

机械搅拌作用同样可提升皂洗效果，作用原理同前所述。目前应用较多的溢流染色机、气流染色机是利用溢流喷射和汽化喷雾的原理强化染液和纤维的相对运动，实现减少扩散边界层厚度，加速染料由内向外扩散的目的。

浴比大，水流循环速度快，皂洗作用好，但耗水量大。小浴比皂洗需要选择高效皂洗剂得以实现。

还原染料比较特殊，研究发现，皂煮能使染料形成聚集或结晶稳定地滞留在纤维内部，通过机械阻碍法固着在纤维上，使各项色牢度达到服用要求。

分散染料为非水溶性染料，水洗和皂洗很难将浮色洗去，需要采用还原清洗的方法。还原清洗的原理是利用还原剂在碱性条件下将吸附在纤维表面、未固着的分散染料浮色分解，从而达到各项色牢度。所以还原清洗要控制的是还原剂、温度、时间、机械作用和浴比。

还原剂一般用保险粉（连二亚硫酸钠），在碱性条件下是强还原剂，能很好地分解分散染料。但还原清洗是为了去除纤维表面未固着的染料，所以必须合理选择用量，达到既分解浮色，又不分解上染到纤维上的染料，也不损伤纤维。一般还原清洗条件：保险粉2g/L，氢氧化钠（NaOH）2g/L，70℃，10min。

温度决定了还原剂的还原效能，温度太高，分解过快，有效还原作用减小，同时还有造成纤维强力下降的危险；还原剂的反应时间很短，10min以内反应足以完成，所以不需要过长的时间；机械搅拌作用将加速还原反应的进行，也有利于纤维表面浮色均匀去除，但不宜过分剧烈。浴比同样影响还原清洗效果，浴比大，清洗效果好，小浴比可节能减排，原理同前所述。

染色后处理的最主要目的是提高染色产品的各项染色牢度。所谓染色牢度，是指纺织品的颜色在加工、储藏和应用过程中对各种外界作用的抵抗能力。通常包括耐皂洗、耐摩擦、耐日晒、耐汗渍、耐漂白或耐氧化剂（还原剂）、耐熨烫和耐唾液等色牢度，可通过标准化检测，评定染色物遭受各种作用后的褪色和沾色牢度等级。(www.xing528.com)

实际生产中，根据不同产品的用途，要求评定其耐皂洗、耐摩擦、耐晒、耐汗渍等色牢度。如用作内衣的面料，使用时会受到人体汗液的影响，所以必须测定耐汗渍色牢度和耐皂洗、耐摩擦色牢度；对于非贴身穿着的纺织品可以不考虑耐汗渍色牢度，但要测定耐皂洗、耐摩擦色牢度；外套用纺织品或用作窗帘的家用纺织品还要进行耐日晒色牢度测定；对于用作泳装的面料，必须测定耐漂白或耐氧化剂色牢度，因为游泳池中含有这些化学品；对于婴幼儿用纺织品，要测定耐唾液色牢度，防止婴幼儿在咬噬纺织品时有染料脱落，不会造成对婴幼儿的伤害；对于含有分散染料染色的纤维织物，需要测定耐熨烫色牢度，确保使用保养过程中，熨烫不会造成褪色和沾色。

耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度、耐汗渍色牢度、耐漂白或耐氧化剂（还原剂）色牢度和耐唾液色牢度的褪色或沾色评定均为五级，五级最好，一级最差；耐日晒色牢度为八级，八级最好，一级最差。水洗后处理对耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度、耐日晒色牢度、耐汗渍色牢度等有直接影响，下面分别论述。

1.耐皂洗色牢度　耐皂洗色牢度是最常见的色牢度考核项目之一。耐皂洗色牢度是指着色织物在规定条件下皂洗后的褪色程度，它包括原样褪色及白布沾色两项评价内容。

皂洗是纺织品日常护理中常用的洗涤方法，如果水洗后处理没有将织物表面未固着染料去除干净，特别是水溶性染料，后续水洗将会不断出现掉色的现象，耐皂洗色牢度就差。对于亲水性纤维，皂洗测定时如果孔道内的染料或水解染料向纤维表面迁移，重新产生表面染料或水解染料，耐皂洗色牢度也会差，一般三级以下为不合格。对于活性染料，耐皂洗色牢度还与键合染料的成键稳定性有关，成键稳定性差，水解染料多，也会发生水洗掉色。未固着染料和水解染料直接性低，水溶性好，不易沾色，易于洗除，耐皂洗色牢度就高；染料分子结构大、直接性高，或染料浓度高，残留染料量多的，用常规工艺难以洗净浮色，需要合理设计水洗工艺，如高效皂洗技术或多次水洗，确保浮色和水解染料的去除，使耐皂洗色牢度达到三级以上。对于深色和翠蓝等特殊色染色，或活性染料水洗过程易产生水解染料的情况，可以在染色后进行固色处理，防止未固着染料或水解染料掉色，提高耐皂洗色牢度。

还原染料和硫化染料为不溶于水的染料，一旦上染纤维不宜洗脱下来，还原染料皂煮还形成纤维内的聚集，所以两种染料的耐皂洗色牢度很好；分散染料为非离子染料，溶解性很低，故水洗充分，去除表面浮色干净，耐皂洗色牢度很好；直接染料和酸性染料都是水溶性染料，且染料上染固色靠物理吸附，所以耐皂洗色牢度较差，直接染料的分子结构比酸性染料大，相对溶解性低于酸性染料，所以耐皂洗色牢度略高于酸性染料；酸性含媒和酸性媒染染料染色，由于配位键形成，降低了染料的溶解性，提高了染料与纤维的结合力，所以耐皂洗色牢度高于酸性染料；活性染料为水溶性染料，分子结构小，但染料与纤维的共价键结合使耐皂洗色牢度显著提高；阳离子染料是带有阳离子基团的水溶性染料，与纤维通过库仑力结合，库仑力作用大于范德瓦耳斯力和氢键力，只要水洗充分，浮色去除，耐皂洗色牢度比较好。

2.耐摩擦色牢度　耐摩擦色牢度是指染色试样分别与干摩擦布和湿摩擦布摩擦，然后评定摩擦布沾色程度。纺织品与其他物体摩擦过程中，其颜色的脱落或对被摩擦物体的沾色程度受许多因素影响。颜色脱落沾色有两种方式：一种是纺织品上的染料脱落或掉色，沾染在摩擦物体表面；另一种是染色纤维脱落，黏附在摩擦物体表面。实际染色中，染料脱落是沾色的主要原因。

干摩擦色牢度只与纺织品表面染料的固着程度、染料浓度、颗粒大小以及它对摩擦物体表面的黏附能力有关。水洗过程充分，纤维表面染料与纤维单分子吸附固色，则干摩擦色牢度就比较好。染料分子结构大，分子间作用力大，易形成多分子层吸附，特别是染深色时，易形成表面染料，干摩擦色牢度就差。

湿摩擦色牢度与染料的溶解性、水解性能、纤维吸湿溶胀能力有关。对于非水溶性染料而言，只要水洗充分，无表面染料残留，湿摩擦色牢度与干摩擦色牢度一样好。对于水溶性染料，即使水洗很充分，无表面染料，但在湿摩擦色牢度测定时，染料的溶解、水解染料的再生、纤维的吸湿溶胀导致孔道内染料溶解或水解，然后向纤维表面迁移，都会使湿摩擦色牢度下降。可见分散染料、还原染料和硫化染料的湿摩擦色牢度比直接染料、酸性染料、活性染料好。

耐皂洗色牢度和湿摩擦色牢度不同的地方是，前者只取决于染料的直接性、断键稳定性和易洗涤性，后者则还与纺织品的耐摩擦性能有关。

3.耐光色牢度　耐光色牢度也称为耐日晒色牢度，是指将纺织品试样与一组蓝色羊毛标样一起置于人造光源下，按照规定条件进行曝晒，然后将两者进行变色对比来评定色牢度。

耐光色牢度主要与染料分子的光化学反应有关，与水洗工艺也有密切的关系。本章仅探讨水洗过程的影响，对染料结构不作讨论。

水洗过程洗涤不充分，残留在纤维上的未固着染料或水解染料多，不仅染色产品的耐皂洗色牢度、湿摩擦色牢度差，还会降低耐日晒色牢度。

水洗工艺要设计合理，洗涤温度、洗水量和洗涤助剂用量要合理控制，洗涤时间要充足，使纤维内和表面的未固着染料和水解染料（如果是活性染料）充分洗除。水洗后，纺织品应呈近中性，酸、碱物质的存在，会使已固着的染料发生分解，降低包括耐日晒色牢度在内的各项色牢度；水洗过程要完全去除染色中残留的金属离子，因为金属离子与染料易形成难溶性色淀，并催化染料光褪色，导致耐日晒色牢度降低。

4.耐汗渍色牢度　耐汗渍色牢度是反映染色纺织品在含有人工汗液（组氨酸）的不同试液中，在压力、温度的共同作用下，自身褪色和对贴衬织物沾色的情况。

人工汗液的基本组成是氨基酸，如L-组氨酸盐酸盐，含有氯化钠。一些人工汗液还含有乳酸、D-泛酸钠和葡萄糖等物质；大多数人工汗液含有磷酸二氢钠或磷酸氢二钠，它们与调节pH的醋酸或NaOH组成缓冲体系，维持汗液pH，酸性汗液pH为3.5或4.3，碱性汗液pH为8.0。

耐汗渍色牢度与染料分子耐酸、碱的性能有密切的关系。水洗过程洗涤不充分，残留在纤维上的染料（或水解染料）遇到酸汗渍液或碱汗渍液时，就会导致耐酸或耐碱汗渍色牢度降低。如果水洗后残留的助剂对酸汗渍液或碱汗渍液存在时染料的稳定性有影响，同样会导致耐汗渍色牢度下降。

如果水洗很充分，基本无残留染料（或水解染料）和助剂，但染料分子本身的酸碱稳定性不能抵御酸汗渍液或碱汗渍液的影响，同样会导致耐汗渍色牢度降低，这就需要重新选择染料才能从根本上解决问题。

研究表明，有汗液存在的织物上和蛋白质纤维上最可能发生光还原褪色，而通常活性染料染色的纤维素纤维上最容易发生光氧化褪色。因此，汗液的存在有可能改变染料光褪色反应机理，并使染料的耐光色牢度变差。经常要检测耐汗光色牢度。

综上所述，合理控制染色后处理过程的工艺，充分去除浮色（或水解染料）和杂质（电解质、酸、碱、表面活性剂、螯合剂、金属离子等），使织物保持中性是保证耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度、耐光色牢度等达到服用要求的前提，当然染料的分子结构稳定性是色牢度的基础；耐光色牢度和耐汗渍色牢度与染料的分子结构有更密切的关系。