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  • 滌綸熱定型軋染一步法生產工藝

    發布時間:2016-01-27 點擊:

    摘要:針對工廠實際生產,利用均勻軋車和定型機等連續性設備,采用浸軋烘焙的工藝,對滌綸纖維同時進行熱定型和染色,並確定較佳工藝,解決染色及拚色過程中出現的問題,為進行批量化生產提供參考;對染色後的織物性能進行測試。


    關鍵詞:分散染料;滌綸;熱定型機;軋染


    滌綸的連續性熱熔軋染染色已有應用,經過多年的改善,如今已有實際生產;滌綸的連續性熱熔軋染染色有很多優點,生產時間短、連續性好、效率高、用水少、排放少、汙染小等;然而滌綸的連續性熱熔軋染染色也存在著各種問題,能耗大、浮色多、手感硬等。本文運用常規熱定型設備,采用浸軋焙烘工藝,在滌綸織物熱定型的同時對織物進行染色,在降低能耗的同時也可以省去水洗,實現染色零排放。


    熱熔染色時,織物浸軋分散染料溶液後烘幹,分散染料吸著在織物表麵,然後在200℃及以上的高溫下滌綸纖維無定形區分子鏈段的運動劇烈,可產生足夠大的瞬時空隙,同時,染料升華為氣相,並以此形式擴散進入織物內部而染著[1]。


    在軋液烘幹時,易出現染料泳移,所謂泳移是指隨著織物上水分、自由活動水的蒸發而引起染料移動的現象。染料的泳移會造成色斑、色差、白芯等疵病,為防止或減少染料的泳移,一方麵控製好織物浸軋後的帶液率,另一方麵可在染液中加入防泳移劑。本實驗以海藻酸鈉作防泳移劑,其抑製泳移的機理是:海藻酸鈉具有水合作用,能與自由活動水分相結合,使自由水分量降低,從而在烘燥過程中,減少分散染料的泳移[2]。


    2.1織物規格、試劑及設備


    織物規格:經緯細度75×100旦,經緯密18.5/32白帆布,榮夏遠紡織有限公司提供。


    試劑:海藻酸鈉、聚丙烯酸酯類勻染劑、冰醋酸;低溫型染料:分散藍2BLN;中溫型染料:分散黃SE-RL;高溫型染料:分散藍S-GL。


    設備儀器:RAIPED軋車、定型機;HunterLab測色配色儀;摩擦色牢度測試儀,電子分析天平。


    2.2染色工藝


    煮練後織物浸軋染液(二浸二軋,軋餘率50%左右)→預烘→焙烘→水洗


    2.3測試


    K/S值:采用HunterLab測色配色儀測試。


    摩擦牢度:采用GB/T3920-1997《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》測定;


    汗漬牢度:采用GB/T3922-1995《紡織品耐汗漬色牢度》測試。


    3.1溫度對染色的影響


    焙烘溫度是影響染色效果的重要因素,溫度過高,染料升華較多,部分染料升華到設備上,造成設備汙染、染料浪費和固色率降低;溫度過低,染料向纖維內部擴散速率較慢,導致長染色時間。焙烘溫度的選擇應考慮染料的耐升華牢度。在文獻中染料的熱熔溫度給出的都是一個範圍,在這個範圍內,染料能夠大部分上染滌綸織物,但是上染率仍然存在差異,織物浮色量也不同。因此研究溫度對染色的影響很有必要。工藝流程及配方:


    S-GL,SE-RFL,2BLN;染料濃度20g/L,一浸一軋,焙烘時間90S,軋餘率50%左右,軋車壓力4kg。水洗後測得K/S值如下圖:


    從圖1、圖2、圖3中可以得出,較佳熱熔溫度分別是:S-GL220℃,SE-RL210℃,2BLN195℃,由於染料結構的不同,其升華溫度也不同,隨溫度的升高,染料的上染率逐漸增加;溫度較低時,纖維沒有足夠大的空隙染料升華未能進入纖維內部固著,從而影響上染率;溫度太高,染料大量升華逸入大氣,固著纖維內的染料也會升華,從而降低染料的上染率。實際生產中使用中溫型或高溫型分散染料比較適合熱熔染色。


    圖1為高溫型分散染料的在不同溫度下的上染率通過K/S值表示,從圖中可以看出從200~215℃上染率略有下降,由於溫度升高,染料升華增多而損失,但還有部分染料未升華,而未進入纖維內部,當溫度達到220℃的時候,滌綸織物產生足夠大的空隙,染料升華量增加,進入纖維內部固著的染料和升華出來的染料動態平衡增加,從而增加了染料的上染率。圖2為溫度對中溫型分散染料上染率的影響,從190~210℃染料的上染率呈遞增趨勢,隨著溫度的升高,纖維大分子鏈段運動加劇,纖維空隙增加,升華的染料進入纖維內部的幾率增大,染料上染率增加。此時纖維力學性能損失較小,上染率能夠達到生產所需要求,在實際生產中中溫型染料被廣泛應用。圖3顯示了低溫型分散染料在不同溫度下上染纖維的情況,在較大吸收波長處的K/S值波動不大,可以得出在這個溫度範圍內染料上染纖維沒有很大差別,在195℃時染料上染率達到較高,但是由於在低溫型分散染料的升華溫度下上染纖維,往往達不到纖維染色飽和值,故在染淺色時,采用低溫型分散染料更有利,可避免焙烘箱內染料升華損失過多。


    3.2焙烘時間對染色的影響


    本文采用的工藝是先預烘再焙烘,如果織物浸軋後烘幹時受熱不勻,水分不規則地氣化,將引起染料沿著水分蒸發的方向移動,從而產生陰陽麵,前後、左中右色差等染色不勻疵病,由於分散染料顆粒對滌綸缺乏親和力,因此,烘幹時很容易發生泳移現象,常用的是紅外線預烘和熱風烘幹相結合的烘幹方式,降低織物浸軋後帶液率,以及加入適量的防泳移劑都可以減少染色過程中的疵病。故預烘溫度采用100℃,時間為30s。


    染色過程中焙烘時間也是影響染色效果的重要因素之一,分為三個階段:①織物升溫到染色焙烘溫度所需的時間②染料吸附所需時間③染料向纖維內部擴散固著所需時間,這三個階段交叉進行,形成一個動態的平衡。焙烘時間與織物厚度和緊密度、設備加熱效率、焙烘溫度及染色深度等因素有關。對於鬆薄織物、設備加熱效率高、焙烘溫度高、染淺色,焙烘時間較短;相反,則要適當延長焙烘時間,保證染料充分發色、固色,獲得勻染、透染的效果,焙烘時間過程會導致染料升華增加而損失。


    在以往的論文資料中焙烘時間都在90~150s這個範圍內,在實際生產中焙烘時間決定定型機的車速,從而製約著工藝生產的效率,本實驗大樣在8節烘箱組成的定型機(全長25M左右)上進行,車速18m/min,實際染色的布樣在焙烘90s後已經可以達到生產的要求。本實驗小樣在RAIPET軋車、定型機上進行,焙烘時間對染料染色的影響,如圖4所示



    從圖中不同的焙烘時間對S-GL染料所染布的K/S值,圖4可以看出5種焙烘時間K/S值差別不是很大,故綜合取90s為較佳熱熔焙烘時間。


    3.3pH對染色的影響


    滌綸染色,染浴pH值要求在弱酸性條件下,是由滌綸纖維與分散染料的性質所決定的。滌綸纖維在高溫條件下,當pH值>7時,就容易發生水解減量,嚴重時會使滌綸纖維強力下降。而且,脫落的水解產物,又易沾汙纖維,造成染色疵病。分散染料中,一些含氰基、酯基、酰胺基的染料,在高溫堿性條件下,容易發生水解,而變色或消色。所以分散染料高溫高壓染色染浴pH值通常控製在5~6之間,這樣染色織物色光純正,色澤鮮豔,上染百分率高。


    本實驗用冰醋酸對染液的pH值進行控製,從圖5可以得出當pH值在5~6時,織物的K/S值較大,反映了染料上染纖維量較大。與以往的論文文獻所得出的結果相吻合。



    3.4助劑對染色的影響


    在染液中加入合適的助劑有利於染色的進行,減少染色後的疵病,提高產品質量。海藻酸鈉被公認為熱熔染色比較好的勻染劑,聚丙烯酸酯類也有很好的勻染效果,現對兩種助劑進行對比,海藻酸鈉濃度3%,聚丙烯酸酯類濃度3%,攪拌2h,靜置12h。



    圖6、7分別為海藻酸鈉和聚丙烯酸酯對染料染色的影響,通過圖6和圖7可以看出,隨著海藻酸鈉量的增加,染料上染率會增加,織物顏色加深,而聚丙烯酸酯類則沒有很大變化;從勻染效果來看,兩者接近;染色後若要經過樹脂整理,海藻酸鈉本身對織物就有硬挺的效果,則優先考慮使用海藻酸鈉,本文工藝采用3%海藻酸鈉80g/L。


    尿素是染料的良好助溶劑,能提高染料溶解的速率;尿素又是良好的吸濕劑,在滌綸熱熔染色中的可以加速纖維溶脹,使纖維自由容積增大,從而可提高染料向纖維內部的擴散速率,從圖中可以得出,當尿素達到2g/L的時候,染料上染率有明顯的增加;工藝中尿素的用量為2g/L。


    3.5織物性能


    熱熔染色水洗後織物的耐汗漬色牢度為4~5級;幹、濕摩擦色牢度均為5級。而未經水洗織物的幹摩擦色牢度為4~5級,濕摩擦色牢度為4~5級。因此,在色牢度要求不是很嚴格時,可以省略水洗的步驟。


    4染料拚色及拚色過程中的問題


    工廠實際熱熔染色生產中,往往是兩種或三種顏色的拚色,染色過程中出現較大的三個問題就是染色不勻、浮色較多和染深色性差。為了提高染色的均勻性,①從篩選染料開始,由於不同溫型的分散染料在不同的溫度下染色時,其上染率與染色溫度的依附性也會不同,所以實際染色溫度一旦偏高或偏低,就會造成不同溫型的分散染料上染率產生差異,引起色光波動。例如,SE型與S型兩隻染料拚色,采用二者的中間溫度染色,若染色溫度偏高,許多S型染料的上染率會隨溫度的升高而增加,而SE型染料的上染率卻變化不大;若染色溫度偏低,S型染料的上染率又會隨溫度的降低而下降,而SE型染料的上染率卻較少變化。所以,實際染色溫度的差異必然會造成小樣放大樣時色差較大和大生產時色光不穩定、重現性不佳的問題出現[3],所以在篩選染料時候,要求所選染料熱熔溫度在同一範圍內。



    ②溶化染料時,如果使用的水溫度超過80℃,染液濃度很大,使用了硬水,操作時將水加入於粉狀分散染料之中,都會使染料凝結成塊,不易化開,使配製的染浴呈現凝聚現象,造成染色不勻。應使用40℃以下的溫水,使用軟水,在攪拌下將粉狀分散染料緩緩撒入,即能獲得分散性良好的染液。③如果所染織物前處理不充分,紡紗油劑殘留較多,會促使染浴中的染料凝聚甚至沉澱,造成染色不勻。應加強織物的染前處理,充分清除殘留油劑。浮色產生較多的原因與浸軋的染液濃度過高、焙烘溫度以及時間有關,由於分散染料對滌綸纖維沒有直接性,預烘後隻是附著在織物表麵,若浸軋染液濃度過高在同樣的條件下織物表麵染料增多,熱熔時不能全部進入纖維而固著就會產生大量的浮色,浮色的產生不僅影響織物的色光,染料浪費也嚴重,也加大水洗的汙染程度;實際生產中可以通過加增稠劑以及在不影響色光的情況下降低染液濃度來解決這樣的問題。關於染深性,由於熱熔染色與高溫高壓染色不同,熱熔染色焙烘時間短,染料從升華到固著快,染色飽和值較低;而高溫高壓染色時間相對較長,在高壓的情況下,纖維上染率增加,染色飽和值會比熱熔染色高。為了提高染色深度,增加纖維上染料的上染量,獲得深濃的染色效果,分散染料拚色時可依據分散染料染色飽和值的加和性,即分散染料拚色時,拚色染料的結構和性質相差較大,染色飽和值具有加和性,此時纖維的染色飽和值約為這幾種染料單獨染色時的染色飽和值之和。但若拚色用的幾隻染料結構和性質相近,則染色飽和值不具有加和性,這是由於結構和性質相近的染料,染色時可能在纖維上形成混晶而產生競染,這時染色飽和值不具有加和性[4]。


    5結論


    熱定型、熱熔染色一步法較佳工藝條件:染液(3%海藻酸鈉80g/L,尿素2g/L,醋酸調節pH值5~6之間,分散染料量由所需色澤而定),二浸二軋,4kg軋車壓力(軋餘率50%左右),在有張力條件下預烘(溫度100℃以下)30s,並焙烘(溫度220℃)時間90s,落布。


    6參考文獻


    [1]吳冠英.染整工藝學,第三冊[M].北京:紡織工業出版社,1985


    [2]薛迪庚.滌綸混紡織物的染整[M].北京:紡織工業出版社,1987


    [3]崔浩然.分散染料浸染的配伍技術(1)[J].2008,30(11):35-37


    [4]趙濤.染整工藝學,第二分冊[M].中國紡織出版社,2005


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