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锦纶织物与染色技术
作者:账户维护不出款    发布时间:2020-02-19 00:25    点击次数:次   

  织物因其独特的服用性能,已经越来越受到市场青睐。但锦纶织物在染整过程中易受“白渍”、“白斑”、“色花”、“条柳”、湿处理牢度较差等诸多染整问题的困扰。本文简要介绍了锦纶织物的基本染整工艺,着重分析了常见染整问题的成因及相应的解决办法。

  锦纶是合成聚酰胺纤维的商品名称,俗称尼龙,其基本组成物质是通过酰胺键-NHC0连接起来的脂肪族聚酰胺,常用于纺织面料的锦纶有锦纶6和锦纶66。锦纶大分子主要由三部分组成,即疏水性的亚甲基部分、具有亲水性的酰胺基和链端的氨基和羧基。

  虽然锦纶的氨基含量低,但是其分子链上具有大量的可以与染料形成范德华力和氢键作用的亚甲基,所以锦纶除了可以与阴离子染料通过离子键形式结合外,还可通过较强的范德华力与染料发生相互作用而着色。虽然锦纶6与锦纶66在分子结构、染色性能上存在一些小的差异,但其染整加工工序相同。

  锦纶纤维因为其强力好、耐磨性优良,吸湿性比涤纶纤维好,服用舒适性比涤纶服装好,已被广泛用于服装面料、高档内衣、运动服装及登山服等。由于市场的发展及纺丝技术的进步,目前锦纶大部分织物都增加了弹性纤维(氨纶丝)以增强锦纶织物的耐磨性和回弹性,这样更增加了锦纶织物的染整加工的难度。

  锦纶织物一般染整生产工艺流程:前处理(预定型)染色后整理包装

  锦纶及锦纶弹性织物所用的锦纶丝及聚氨酯(氨纶丝)在纺制过程中,为了提高纤维的可纺性,需要用到大量的纺丝油剂。一般锦纶纤维纺丝用油为矿物油(舍有碳原子较少的烃类物质)和阴、非离子表面活性剂以一定的复配比所制得的油剂,而聚氨酯(氨纶丝)的纺丝油剂一般都含有较多的二甲基聚硅氧烷或乙基硅烷类硅油成分,由于聚氨酯摩擦系数大,其油剂用量有的甚至达8%。

  但大量油剂的加入,又严重影响着后续的染整加工生产。因此在锦纶及其弹性织物在染整加工过程中,选择有效的去油剂及如何有效、干净地去除纺丝、织造过程中的各种油剂及杂物,是关系到锦纶染整加工成功的重要因素。

  目前,锦纶织物的前处理方式有两种:一种是干洗机萃取法,一种是平幅机或染缸精练法。

  由于干洗机萃取方式设备投资大,对萃取剂溶剂(四氯乙烯等)的回收不净易造成环保问题,以及有机溶剂对氨纶丝的强力影响大等因素的原因,目前染厂大部分使用的是平幅精练除油或平整后染缸溢流精练除油的工艺方法及流程。

  好的精练除油剂不仅要求做到去油、去杂能力优良,而且需要有优异的防返沾能力。特别是锦纶弹性织物中除含有矿物油外,还有更难去除的甲基、乙基硅油。从织物上去除下来的油剂及脏污,如果不能很好地乳化分散开来,就会聚集在一起而形成油斑,对织物或设备造成严重的沾污,这样就造成了染色后的“白斑”、“白渍”等问题,如果是严重的硅油返沾,这样形成的“白斑”、“白渍”无法去除而造成疵布。

  由于锦纶纤维大分子两端的氨基和羧基对光和热、氧较敏感,特别是氨基,在氧化、热裂解的过程中,基团数目会下降.锦纶纤维同时也会发生黄变。另外,锦纶织物在纤维纺丝及织布过程中所用到的各种油剂,在光、氧化作用下也可能会发生性质变化,而造成织物表面难以去除的油污,这样也会造成“白渍、白斑”现象的发生。因此,要求锦纶织物在织造完成后,应该使用不透光的包装材料包装。

  连续平幅退浆,车速40m/min,采用前两格工作液,逐格溢流水洗。由于锦纶梭织布极易产生折痕或鸡爪印,在织物未做高温预定型前宜尽量采用平幅设备。

  pH5左右(HAc调节),溢流机浸渍法95℃×30min,浴比1:8,也可根据染厂自己的设备情况,利用平幅机,调节加料箱及水洗箱的节数而采用长车连续精练去油工艺。

  由于环保压力越来越大,有许多工厂只重视油剂及杂质从织物上的去除,而不重视后续的水洗工作,从而造成从织物上洗除的油剂、杂质积聚过多,聚集的油剂束造成返沾,因而形成染色后的“白斑、白渍”,因此精练去油后的织物清洗也是不容忽视的工艺细节。而对于碱剂的清洗往往需要用到大量的水清洗,尼龙精练剂M-118在无论在酸性、中性及碱性的环境下都有非常优良的精练去污能力,使用M-118在酸性条件下精练为更好,可减少因洗除碱剂所需的大量用水,以及减少碱性处理中所产生的病疵,但需注意的是如果在酸性条件下不能完全去除油渍污迹时,可增加一次碱性精练过程。

  可用于锦纶染色的染料有酸性(弱酸性)染料、分散染料、活性染料、直接染料等等。活性染料虽然染成品色泽鲜艳、日晒牢度较好、不含重金属离子等优点,但其染深性、盖染性差。分散染料也只能染浅色,因此目前用于锦纶染色的染料,仍以酸性或弱酸性染料为主。

  锦纶纤维的等电点在pH值5-6,当溶液pH值低于等电点时,锦纶纤维带正电荷,染料与纤维以离子键形式相结合,染料主要固着在纤维的端氨基上;当溶液pH值高于等电点时,锦纶纤维带负电荷,染料只能以范德华力或氢键等分子间吸引力的结合方式上染锦纶。

  锦纶织物染色中常常易出现“条柳”、“横档”等问题,以下通过对染色过程中各种影响因素加以分析。

  长期以来业界一直认为锦纶染色pH值的控制是成败的关键,经过多年的生产积累,我们发现如果染色中采用缓冲体系类的助剂以及好的匀染剂的选用,对锦纶染色成败起到决定性的作用。

  酸性(或弱酸性)染料染色时,随着染色的进行,染液pH值有不断升高的趋势。而对于亲和力小、对染浴pH值较敏感的染料,染色的pH值应控制在5左右,这样缓冲体系类的助剂使用,对锦纶染色pH值控制可起到事半功倍的效果。稳定染液的pH值是实现染色均匀一致的关键因素之一。

  可以看出,在温度一定的条件下,染料吸附量随着染液pH值的升高而大幅下降,但当染液pH值达到9以上时,染料吸附量会急剧下降,严重影响染料的上染。这是因为当染液pH值高于锦纶纤维等电点后,锦纶纤维带负电荷染料上染锦纶的方式,主要以分子间的范德华力及氢键吸附、着色。当染液pH值呈弱碱性时,染料上染缓慢、均匀,这样却能有效改善在染色升温过程中所容易产生色花、色差等现象的发生。当染液pH值低于等电点时,锦纶纤维的端氨基吸附H+化,形成带正电的-NH3 +,从而使纤维带正电荷,此时染料吸附量急剧上升,染料与纤维不仅以范德华力结合,同时主要以离子键方式结合。这时染料上染速度极快,如果不加以控制,很容易引起色花、条柳等染色问题的发生。而当染液pH值低于2.5时,纤维的酰胺基开始吸附质子,引起超当量吸附,在这种pH很低的条件下染色,会造成锦纶纤维的降解。

  温度是控制染料上染的重要因素,温度的高低,会影响纤维的溶胀程度、染料的性能以及助剂作用的发挥,锦纶是热塑性纤维,低温时染料上染很慢。锦纶6的玻璃化温度为30~50℃,而锦纶66的玻璃化温度在47~50℃,一般锦纶66的始染温度可控制在40℃左右,而锦纶6的始染温度要更低一些。

  当染浴温度达到70℃后,纤维急剧膨胀,染料上染率直线上升,在这以后的升温过程中,应严格控制升温速率。当然,温度对染色速率的影响还因染料的不同而有所不同,分子量较小、匀染性较好的染料随着温度升高而逐渐增加,而对于分子量大、匀染性、移染性较差的染料,只有在染浴温度高于60%后,才开始随温度的升高而逐渐增加,特别是在65~85℃的范围内,应严格控制升温速率,若控制不当就会造成上染过快而造成色花。

  因此,升温速率对染色的影响关系极大,而升温速率需根据选用染料、所染颜色深浅及织物结构的不同,可采用阶梯升温以保证染料上染的匀染性。保温阶段的主要作用是在于使染料获得一定的迁移性,因此保温时间的适当延长有助于染料的匀染及盖染。

  染料的选择主要取决于被染物的种类、色相、色深以及色牢度要求等因素,所选用的染料要有合理的配伍性。就酸性染料本身而言,其应用性能由分子结构本身所决定。

  分子结构越简单,相对分子质量越小,所含水溶性基团占比就越大,其匀染性就越好,但其湿处理牢度却较差。而为了提高酸性染料的湿处理牢度,会增加有机基团的比例以增加染料相对分子质量,降低水溶性基团占比,但其染料的匀染性、移染性却会有所下降。因而需要从染色工艺着手,加以对染色过程的控制,以保证染色质量,防止“色花”、“条柳”等问题的出现。

  锦纶的染色饱和值很低,因此在拼染深浓色时,不同染料间的“竞染” 现象就显得很突出。如果选用的染料在亲和力及上染率上相差较大时,在不同的染色时间内,纤维染得的色泽就会大不相同,这样极易造成色花以及颜色重演性很差。一般尽量选用同一公司的同一系列的染料,即使不得不选用不同公司的染料相拼时,也应尽量选择上染曲线相似、始染温度近似,以及对温度、匀染剂敏感性相似的染料,以尽量减少染料间的“竞染”现象。

  弱酸性染料水溶性基团比强酸性染料少,对锦纶纤维的亲和力较高,在水溶液中溶解度比强酸性染料差,其溶解度及聚集度中等,因而其湿处理牢度较好,不过其移染性和匀染性较差。而锦纶及其弹性织物在纤维纺丝及织造过程中,纤维本身物化结构不均匀,包括细度差异、内应力差异、分子结构取向度的差异等,或者纤维化学性质上的差异,例如纤维端氨基数量的差异等,也会造成染色过程中形成色条、横档等染色问题。另外,染色过程中的操作问题会影响锦纶染色的匀染性。因此,好的匀染剂的选用可有效地防止或减少上述问题的发生。

  用于锦纶染色的匀染剂品种繁多,有亲纤维的阴离子型、亲染料的高分子型、两亲型的两性离子型等。两性离子型匀染剂分子量较大,对弱酸性类分子量较大的染料有优良的匀染作用,有较高的移染能力,更有把不同类型酸性染料染着率拉平的能力。

  可根据所染的颜色深浅、染料种类确定M-2200T的使用量,一般浅色使用1-2g/L,中深色l-1.5 g/L,深色0.5-1 g/L。

  浴比l:20,98℃ ×50分钟,染色布与同等大小的白布投入到工作液中。尼龙匀染剂M-2200T不仅具有良好的缓染性,同时具有较好的移染性,可有效的改善酸性染料染色过程中对锦纶上染的染色均匀性,防止染色过程中的色花、条花等疵病的发生。

  锦纶及其弹性织物在纤维纺丝及织造过程中,纤维本身物化结构不均匀,包括细度差异、内应力差异、分子结构取向度的差异等,或者纤维化学性质上的差异,例如纤维端氨基数量的差异等,会造成染色过程中形成色条、横档等染色问题。经匀染剂M-2200T对锦纶织物染色前先做预煮练后,可有效改善因纤维差异造成的横档、经柳等疵病。

  锦纶织物染色后,由于酸性染料具有水溶性基团,加之染料与纤维不是以牢固的共价键方式结合,因而锦纶染中、深色品种其湿处理牢度均较差,需做固色处理以提高湿处理牢度。

  锦纶专用固色剂能与锦纶纤维发生反应,并且固色剂分子间能相互交联形成立体状网络结构,这样就能使酸性染料分子有效地固定在纤维中,以提高其湿处理牢度。

  美高化工生产的尼龙固色剂M-2936,是一只以芳基磺酸聚合物为主体的阴离子型反应固色剂,用其处理后的锦纶织物不仅湿处理牢度能大幅提高,而且对织物色光、手感无不良影响。经实用证明,对锦纶黑色、大红色皂洗牢度可提升2级以上,而在pH=5左右、处理温度80℃效果最佳,处理时间一般为20分钟以上。

  随着人们对服装的服用要求的多样化,锦纶织物不仅在织物类别、服装款式方面的变化丰富多彩,而且锦纶织物的手感风格变化也已千变万化,有要求糯滑的,有要求软弹的,有要求悬垂感强的,有要求干爽蓬松的等等。有机硅柔软剂顺应了服装潮流的要求,经历了甲基硅油、氨基硅油、聚醚改性硅油、三元共聚硅油的发展阶段,产品性能不断提高,手感风格也层出不穷。

  因为市场需求的原因,目前锦纶织物的后整理也出现了很多功能性整理要求,如吸湿排汗整理、阻燃整理、除螨防臭整理、磨毛整理,以及预定型抗氧化、储藏抗黄变等等,都需使用相应的助剂及工艺,在这里就不再加以赘述。

  圆筒预缩:松式圆筒过水设备,95℃,车速55m/min,目的是使织物在热水的作用下充分回缩。消除纺丝及织布过程中的内应力,使织物得到一定的平整及尺寸稳定性。在预缩过程中需要加入尼龙精练剂M-118 2-4g/L,酸性条件下基本去除布面油剂及杂质。

  低温拉幅:为了更好地去除布面细皱及鸡爪印。下机克重可以比成品克重稍重些,行机参数可为l65℃×50min。

  染缸精练:由于第一道工序圆筒预缩中精练对于杂质的去除不是很充分,如果经过高温定型后,特别是氨纶中的硅油成分交联成膜后,对于后续的染色会有很大的影晌,容易产生色花及色渍等问题,因此进行染缸内进一步精练。

  高温预定型:预定型的目的是为了彻底去除布面折皱及鸡爪印,使织物尺寸稳定。

  (1)锦纶织物前处理工艺的选择直接影响着锦纶织物染整加工产品的品质。采用尼龙精练剂M-118在酸性条件下就能很好地去除锦纶织物上所含的油剂及杂质。

  (2)染色过程中,染液pH值的控制是染色成败的关键因素之一。染液pH值越低,上染速度越快,染料的匀染性及经柳遮盖能力越差。染色稳定剂M-215可有效地控制染液pH值,能大幅提高染色的重现性和一次成功率。

  (3)尼龙匀染剂M-2200T不仅起到匀染作用,而且可改善染液始染pH值及锦纶织物所带电荷,可有效防止始染pH过低带来的色花及经柳、横档等问题.起到非常好的匀染效果。

  (4)锦纶织物湿处理牢度不仅要求所选用染料符合产品要求.而且好的尼龙固色剂M-2936对湿处理牢度有很好的提升效果。

  (5)染色温度的控制也是锦纶染色的关键因素之一。应根据所选用染料及不同颜色、不同织物组织结构来确定染色升温曲线及染色始染温度,升温曲线一般采用阶梯法。


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