棉织物染色

第二章染色第一篇纤维素纤维织物的染整加工一、染色理论概述染色：是把纤维材料染上颜色的加工过程。它是借助染料与纤维发生物理化学或化学的结合，或者用化学方法在纤维上生成染料而使整个纺织品成为有色物体。染色产品不但要求色泽均匀，而且必须具有良好的染色牢度。研究染色的目的：在于能够合理地选择和使用染料，正确制订和进行染色加工，获得高质量的染色成品。第一节染色基础知识二、染料基础知识(一)常用纤维素纤维染料分类按染料性质及应用方法，可将染料进行下列分类:l.直接染料这类染料因不需依赖其他药剂而可以直接染着于棉、麻、丝、毛等各种纤维上而得名。2.活性染料又称反应性染料。它的分子结构中含有一个或一个以上的活性基因，在适当条件下，能够与纤维发生化学反应，形成共价键结合。3.还原染料这类染料不溶于水，在强碱溶液中借助还原剂还原溶解进行染色，染后氧化重新转变成不溶性的染料而牢固地固着在纤维上。4.硫化染料这类染料大部分不溶于水和有机溶剂，但能溶解在硫化碱溶液中，溶解后可以直接染着纤维。但也因染液碱性太强，不适宜于染蛋白质纤维。二、染料基础知识（二）染料命名我国对染料的命名统一使用三段命名法，染料名称分为三个部分，即冠称、色称和尾注。1.冠称主要表示染料根据其应用方法或性质分类的名称，如分散、还原、活性、直接等。2.色称表示用这种染料按标准方法将织物染色后所能得的颜色的名称，一般有下面四种方法表示（1）采用物理上通用名称，如红、绿、蓝等。（2）用植物名称，如桔黄、桃红、草绿、玫瑰等。（3）用自然界现象表示，如天蓝、金黄等。（4）用动物名称表示，如鼠灰、鹅黄等。3.尾注表示染料的色光、性能、状态、浓度以及适用什么织物等，-般用字母和数字代表。三、染色牢度概念指染色产品在后加工使用或服用过程中，染料（颜料）在各种外界因素的影响下，能否保持原来色泽状态的能力。是衡量染色产品质量的重要指标之一。引起褪色或变色的外界因素后续加工过程中的酸、碱、氧化剂、还原剂等服用过程中的日晒、洗涤、摩擦、汗渍、熨烫等染色牢度主要包括：耐洗牢度、耐摩擦牢度、耐日晒牢度、耐汗渍牢度、耐熨烫牢度等对染色牢度的要求：不同用途的纺织品要求不同衬里布：耐摩擦牢度窗帘：耐日晒牢度服装：耐日晒牢度、耐洗牢度耐、摩擦牢度三、染色牢度常见染色牢度及其测定种类很多，主要介绍以下几种：耐洗牢度耐摩擦牢度耐日晒牢度1、耐洗牢度及其测定耐洗牢度指染品在皂洗过程中保持不褪色、不变色的能力包括原样褪色及白布沾色两项指标原样褪色：指染品在皂洗前后色泽的变化白布沾色：指与染品同时皂洗的白布因染品的褪色而沾染的情况。耐洗牢度的测定方法按《纺织品耐洗牢度试验方法》进行耐洗牢度的评定耐洗牢度和沾色等级，分别按“染色牢度褪色样卡”及“染色牢度沾色样卡”的规定评定，样卡分五级九档，每档相差半级。5级最好，1级最差。GB3921-19971、耐洗牢度及其测定影响耐洗牢度的因素与染料有关还原活性与后处理有关固色2、耐摩擦牢度及其测定指染品受到摩擦时保持不褪色、不变色的能力干摩擦牢度：指用标准白布与染品进行摩擦后，染品的褪色及白布的沾色情况。湿摩擦牢度：指用含湿95%~105%的标准白布与染品进行摩擦后，染品的褪色及白布的沾色情况。分为五级九档，其中五级最好，一级最差。2、耐摩擦牢度及其测定测试方法按《纺织品耐摩擦牢度测试方法》进行测试。GB3920-1997将被测染品平放在摩擦牢度测试仪的置样平台上，并用夹持架固定后，用包有标准白布的摩擦头来回摩擦10次，摩擦时，标准白布的经纬纱方向与被测染品的经纬纱方向成45角。摩擦完毕，取下被测染品及标准白布，分别与标准褪色样卡和沾色样卡进行对比，评定出褪色牢度和沾色牢度耐摩擦牢度与染色工艺有密切关系渗透不均匀，扩散不充分染料与纤维的结合差表面浮色多染料浓度过饱和3、耐日晒牢度及其测定指染品受光照时保持不褪色、不变色的能力分为8级，八级最好，一级最差测试方法按《纺织品耐晒牢度测试方法》进行测试。GB8427-1998将被测染品与“日晒牢度蓝色标准样”放在一起同时进行光照，然后根据试样的褪色情况与哪个标样相当来评定耐日晒牢度等级。4、其它牢度耐汗渍牢度、耐氯漂牢度、耐干热（升华）牢度、耐热压（熨烫）牢度均分为五档九级各种试验方法均见国家标准注意：评定染料的染色牢度须将染料在纺织品上染成规定的色泽浓度才能进行比较耐晒牢度：浓色淡色耐摩擦牢度：浓色淡色标准浓度一般表示为“1/1”四、禁用染料与环保染料（一）禁用染料近年来，国际上对环境质量的恶化与生态平衡的失调十分关切，人类正面临有史以来最严重的环境危机，在环境污染中，大部分直接与工业和工业产品的污染有关。作为染料中间体的芳胺，已被一些国家的政府机构列为可疑致癌物，其中联苯胺的乙萘胺已被确认为是对人类最具烈性的致癌物。根据2000年所发布的Eco-TexStandard100新版测试纺织品中有毒物质的标准，涉及到的禁用染料还包括过敏性染料、直接致癌染料和急性毒性染料，另外还包括含铅、锑、铬、钴、铜、镍、汞等重金属超过限量指标，甲醛含量超过限量指标，有机农药超过限量指标的染料，以及含有环境激素、含有产生环境污染的化学物质、含有变异性化学物质、含有持久性有机污染物的染料等。（二）环保染料按照生态纺织品的要求以及禁用118种染料以来，环保染料已成为染料行业和印染行业发展的重点，环保型染料应包括以下十方面的内容：(1)不含德国政府和欧共体及Eco-TexStandard100明文规定的在特定条件下会裂解释放出22种致癌芳香胺的偶氮染料；(2)不是过敏性染料；(3)不是致癌性染料；(4)不是急性毒性染料；(5)可萃取重金属的含量在限制值以下；(6)不含环境激素；(7)不含会产生环境污染的化学物质；(8)不含变异性化合物和持久性有机污染物；(9)甲醛含量在规定的限值以下；(10)不含被限制农药的品种且总量在规定的限值以下。五、染色过程大致可以分为三个基本阶段:1.吸附:指染料由染液中转移到纤维表面的过程，称为吸附。平衡上染百分率：指染色达到平衡时，上染在纤维上的染料量与原染液总染料量之比。亲和力：标准溶液状态（25℃，1atm，单位浓度）下，染料上染纤维的能力，仅与染料分子有关，是染料属性吸附力：范得华力、氢键力、静电力影响吸附因素：温度---高，使吸附解吸速率都加快，平衡上染率降低。pH值---影响纤维和染料带电荷性和量，从而影响吸附电解质（盐）---影响纤维与染料之间的电荷作用力。%100%100sffTfDDDDDA2.扩散:指吸附在纤维表面的染料向纤维内部转移的过程，直到纤维各部分的染料浓度趋向一致。半染时间：指染色过程中，染料的上染量达到平衡上染量一半时所需的时间。匀染：是指染料在纤维上均匀分布的过程。移染：是指染料从纤维上某处解吸下来到纤维另一处重新上染的过程。五、染色过程3.固着:是染料与纤维结合的过程，随染料和纤维不同，其结合方式也各不相同。染料在纤维内固着，不同的染料与不同的纤维，它们之间固着的原理也不同，一般来说，染料被固着在纤维上存在着两种类型:1.纯粹化学性固色:指染料与纤维发生化学反应，而使染料固着在纤维上。例如：活性染料染纤维素纤维，彼此形成醚键结合。2.物理化学性固着:由于染料与纤维之间的相互吸引及氢键的形成，而使染料固着在纤维上。许多染棉的染料，如直接染料、硫化染料、还原染料等都是依赖这种引力而固着在纤维上的。五、染色过程六、常用染色设备在染色过程中，要提高劳动生产率，获得匀透坚牢的色泽而不损伤纤维的纺织品，首先应有先进的加工方法。要根据不同的产品、不同的染料，合理选择和制订染色工艺过程，所用染色设备必须符合工艺要求。染色机械的种类很多，按照机械运转性质可分为间歇式染色机和连续式染色机；按照染色方法可分为浸染机、卷染机、轧染机等；按被染物状态可分为散纤维染色机、纱线染色机、织物染色机。合理选用染色机械设备对改善产品质量、降低生产成本、提高生产效率有着重要作用。（一）染色方法浸染：将纺织品浸渍在染液中，经一定时间使染料上染纤维并固着在纤维中的染色方法。浸染时，染液及被染物可以两种同时循环，也可以只有一种循环。浸染适用于散纤维、纱线、针织物、真丝织物、丝绒织物、稀薄织物、毛织物、网状织物等不能经受张力或压轧的染物的染色。浸染一般是间歇式生产，生产效率较低。轧染：将织物在染液中经过短暂的浸渍后，随即用轧辊轧压，将染液挤入纺织物的组织空隙中，并除去多余染液，使染料均匀分布在织物上，染料的上染是（或主要是）在以后的汽蒸或焙烘等处理过程中完成的。和浸染不同，织物浸在染液里的时间很短，一般只有几秒到十几秒轧染一般是连续染色加工，生产效率高，适合大批量织物染色，但被染物所受张力较大，通常用于机织物的染色。（二）染色设备Y液流式绞纱染色机Y液流式绞纱染色机剖视图往复式绞纱染色机DC连续式绞纱烘干机染纱车间SL散毛纤维染色机DF241A系列筒子纱染色机筒子纱芯架染色管意大利筒子纱脱水机高频烘干机绳状染色机绳状染色机示意图1－染槽2－主动导布辊3―导辊4―分布档5―蒸汽加热管6―加液槽喷射、溢流染色机喷射、溢流染色机喷射、溢流染色机示意图喷射、溢流染色机示意图CYL常温溢流染色机CYL常温溢流染色机经轴染色机经轴染色机经轴染色机示意图卷染机实物卷染机示意图1－染缸2－导布辊3―卷布辊4―布卷支架5―蒸汽加热管6―布卷卷染机运行的调头和停车都可以自动控制的染色机，称为自动卷染机。LMH331均匀冷染机落轴车，亦称卷布车均匀冷染机示意图SMA932型轧染机轧染机示意图卧式轧染机LMH206连续轧染机连续轧染机示意图1－进布架2－三辊轧车3―红外线预烘机4―单柱烘筒5―升降还原槽6―还原蒸箱7－氧化平洗槽8－皂煮蒸箱9―皂洗、热洗、冷水槽10―三柱烘筒11―落布架12―松紧调节架电热式红外线烘燥机HLM2111热熔染色联合机适用：棉、麻、高支、高密等织物前处理，供涤棉织物进行热溶染色，供棉布士林、还原染料、悬浮替轧浆用，适用于高档织物染色、凝聚、固色。工艺流程：平幅进布→均匀轧车→二组远红外线定向辐射烘燥机→二组633热风烘燥机→单柱烘筒烘燥机→落布架5米→进布架→二组热风焙烘机→平幅落布（冷水辊+落布装置）HLM2111热熔染色联合机染色皂洗机水洗机示意图烘燥机GN6-Super高温高压溢流染色机湿蒸短流程示意图实验室超临界二氧化碳流体染色装置气体压缩机流体压力计高压罐搅拌器气体罐第二节活性染料染色S—D—B—ReD―染料母体B―连接基Re―活性基S―水溶性基团决定了染料的色泽、鲜艳度、直接性、扩散性、日晒牢度等决定了染料的反应性及染料-纤维结合键的稳定性影响染料的反应性能和染料-纤维共价结合键的稳定性决定了染料水溶性能磺酸基（-SO3Na）或硫酸酯基（-OSO3Na）一、化学结构通式（一）均三嗪型架桥基离去基NHDNHDNNN简称X1X1X2X2二、活性染料的分类及其反应性结构通式：国产X型国外普施安（Procion）MX等1、二氯均三嗪型活性染料NHDNHDNNN简称ClClClCl低温较弱碱性条件高温较强碱性条件一个Cl参加反应两个Cl参加反应结构通式：国产K型普施安H(Procion)瑞士汽巴克隆(Cibacron)2、一氯均三嗪型活性染料NHDNHDNNN简称ClClRR需在碱性较强和温度较高的条件下固色3、一氟均三嗪型反应性较K型高，稳定性与K型类同。结构通式：汽巴CibacronF型染料NHDNHDNNN简称RRFF（二）乙烯砜型活性染料国产KN型进口雷玛唑(Remazol)结构通式：DCH2CH2OSO3NaSOOβ—乙烯砜硫酸酯基(一S02一CH2－CH2—OSO3Na)乙烯砜基(一S02一CH＝CH2)加碱具有活泼性，可与纤维发生加成反应，形成共价键结合商品染料存在形式60℃左右固色，又称中温型染料常用一氯均三嗪与β—乙烯砜硫酸酯国产M型、B型、E