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针织物一次准确化染色工艺设计和技术管理探讨 [2006-10-23]来源:www.chinazedo.com

面对激烈市场竞争的压力和国内外先进染厂技术水平的快速提高,迫使针织染厂的染色加工必须改变传统的管理方式,向一次准确化方向发展。怎样才能做到一次准确化染色呢?针织物一次准确化染色是一个复杂的系统工程,影响的因素很多,据统计多达100多个,作者在《针织工业》2008第三期。

“影响针织物染色质量因素的分析与控制”一文中已做了分析,从大的方面分析有企业的综合管理水平,漂染工程师的技术素质,试化验人员技术水平、设备、环境、染化料、工艺设计、挡车工水平、操作等因素,而工艺设计和技术管理工作则是关键因素。科学的工艺设计和先进的技术管理工作可以综合各种因素,扬长避短,建立一套严密完整的保证体系,确保一次准确化生产。
   
下面就棉及其混纺、交织等针织物一次准确化染色的工艺设计和技术管理工作进行分析探讨。

1 染整加工定单的审查与总工艺设计
   
当前的针织产品、纤维原料、纱支和织物组织的多样化和复杂化给染整加工增加了难度。而客户对染整加工的质量要求,如色差、色牢度、布面光洁度、缩水率等质量标准不断提高,有的近于苛刻,更给染厂增加了新的困难。
   
为了准确满足客户的质量要求和交货期,染厂在技术管理方面必须建立染整加工定单审查制和建立总工艺设计的管理规定,以从制度上把住一次准确化染色的第一关。
   
为使染色工艺设计工作有的放矢,企业必须设立染整工艺设计的工程师对客户的染整加工定单进行逐项审查。通常将审查的全部项目列表,逐项填写如坯布名称、纱支、纤维成分、混纺或交织各纤维的比例、坯布组织、毛坯密度、干重、罗纹附料、横机领附料。

染整加工所要求的质量标准主付料色差要求、一缸差标准、白度、色泽、各项染色牢度、染料、助剂环保要求、光坯密度、干重、缩水率、坯布漂染加工失重率、布面光洁度、以及特殊质量要求和来样标准、确认样时间、交货时间等。只有对客户加工坯布的各项质量要求,交期等在加工协议中双方确认,才能进行漂染加工的工艺设计和小样试验,根据客户定单的质量要求和小样试验,中样试验的数据,设计从前处理、染色、一直到后整理的总工艺,使各道工序加工的工艺必须满足最终产品的质量要求。

2 制定企业染色质量控制标准
   
为对客户负责,提高企业的诚信,染色企业在根据国家染色产品的标准和国际上先进国家的染色标准以及综合各客户的质量要求,制定本企业的染色质量标准,用以对染色质量进行严格企业内部控制。
   
染厂染色产品质量标准一般应包括下列内容:
   
1.各类坯布(纱线)各项染色牢度标准和检测方法标准;
   
2.染色产品同色号批与批之间(缸差)的色差标准;(应控制在4.5级)
   
3.染整加工坯布的缩水率、失重率、布面光洁度、平整度、清晰度、纬斜、布幅公差、手感以及吸湿性、弹性等项标准;
   
4.符合环保、安全、健康方面的标准要求;
  
5.特种加工方面的标准如阻燃、抗静电、抗起毛起球、远红外整理、吸附异味整理等方面的标准;
   
6.达到客户标样、确认样,颜色一致的标准要求。
  
 制定企业内控标准后便于客户确认和企业内部达到一次准确化染色而进行过程控制。企业只有建立高水平的质量标准并能在生产中严格执行标准,才能吸引客户的定单。为保证染色产品标准的实施还应建立相关配套的一系列标准。如设备完好标准、计量标准、染化料助剂检测标准、漂染用水质量标准、氧漂后半制品标准、染色操作标准、试验室工作标准、漂染车间染料库等环境标准等。

3 染厂实验室的工作定位
   
染机未动,实验先行。打小样等实验工作差之毫厘,大生产会谬以千里。应将实验室、中试车间的工作定位,确保小样与小样,中样、大样之间的染色质量的重现性是至关重要的,彻底改变不重视小样、中样试验,而在大生产中不停的调色、修色等落后管理模式。
   
⑴ 实验室的工作定位,实验室的工作不是从实验室传递到大生产,而是在实验室里模似大生产,即大生产--实验室的高重现性,应该做到,实验室→实验室打样工作的重现性+染厂→染厂染色质量的重现性=实验室→工艺的传递性。
  
实验室的工作定位如下:

3.1为客户服务
   
染化料剂应用性能检测与分析试验筛选,前处理、染色、后处理、打样分析,打样要求一次准确性、快速反应。

3.2与大生产接口

3.2.1 被染物成分的分析与检测,定性定量分析、验证。被染物批号变化后的试验分析。

3.2.2 试验各项工艺参数对染色质量的影响,为中性盐、固色碱、PH值、温度、时间、浴比,为达到客户染色质量要求而筛选出的具体工艺参数,拟定工艺配方,提供小样、中样到大样的染色及质量检测的各种数据,为制定一次准确化染色的工艺提供真实可靠的数据。

3.2.3 控制
   
前处理、染色中间环节的检测,如氧漂的PH值,H2O2的分解百分率、染色时加盐后染浴中盐的浓度,加碱固色时染浴的PH值。
   
最终检测染色各项质量指标的检测。

4 前处理工艺设计与要求
   
为保证染色质量的重现性,首先要做到前处理质量的重现性、针织坯布、纱线的前处理一般采用氧漂,氧漂的质量必须做到匀、透、净,且不损伤纤维强力,同时要做到简、短、省。传统的氧漂工艺采用烧碱易造成染疵的潜在因素很多,如被漂物易吸收碱液不均匀,漂后烧碱难以清洗干净,氧漂时烧碱的作用易使被漂物降强、失重高、手感差、单面布易起折皱,还影响氨纶纤维的弹性强力,特别是由于操作加烧碱等操作不一样,工艺质量的重现性就差。为达到一次准确化染色,前处理的工艺设计必须做到高度的重现性,如采用非烧碱的氧漂特效助剂+ H2O2进行高温速漂或98℃氧漂等工艺的应用。

4.1 氧漂工艺设计

4.1.1 被漂物
    纯棉、涤/棉、棉/氨纶、麻/棉、亚麻、大麻、棉/莫代尔、天丝/棉、竹纤维/棉、棉/大豆纤维、棉/甲壳素纤维等针织坯布、全成形针织内衣、筒子纱。

4.1.2 工艺流程
    被漂物→氧漂→排液→{→酸洗→/→热水洗→}→排液→酶脱氧→染色

4.1.3 工艺处方:
    氧漂特效助剂 197:            2.5~3 g/L
    H2O2 (27.5%):                5~7 ml/L
    浴比:                        1:6~1:12
    温度与时间:                  98℃~100℃,保温40~45分钟
                                  或110℃,保温15~20分钟
                                  或120℃,保温10~15分钟
                                  或130℃,保温3~5分钟

4.1.4 注意事项:
   
棉与甲壳素纤维混纺产品,漂白温度宜在75~80℃;
   
棉与氨纶交织产品,最高温度不宜超过105℃,含有大豆纤维的产品漂白温度不宜超过90℃;
   
酸洗:冰醋酸0.4~0.5% (o.w.f),50~60℃,10~15分钟;
   
热水洗:70℃,洗15分钟;
   
酶脱氧:脱氧酶181,0.05ml/L~0.07ml/L,PH6~7,40℃,10分钟;
   
若使用水质硬度超过250ppm,且水管有锈蚀,宜加0.5~1%多价螯合剂130;
   
若被漂物上针织机油沾污严重,可加1%除油剂147; 

 

5 染色工艺设计与技术管理
   
为做到一次准确化染色,染色工艺的设计和工艺技术管理是起决定作用的。染色工艺设计应包括被染物纤维成分、纱支、捻度、坯布织物组织、幅宽、干重、密度、使用的染料、助剂、水质、前处理坯布质量情况、使用的染机种类、泵流量、扬程、布转速、被染物与染液之间的交换比、客户对被染物的各种染色质量标准等因素进行定性、定量分析。拟定小样试验工艺,对染色小样、中样准确的试验与检测,使这项工作建立一个科学的工作程序,按已制定的各项标准进行全过程系统化统筹安排,做到在先进的染整理论和科学的技术管理方法指导下分工合作的有效实践。

5.1 染色用水标准的制定与检验控制管理
   
为做到一次准确化染色,必须制定漂染用水质量标准,并建立管理制度,天天检测公布,要有效控制在标准之内。水质硬度高,氧漂时易产生钙镁沉淀物粘附被漂物上,手感粗硬,影响白度、手感,染色时使浮色染料的水溶性基因形成难溶于水的色淀,影响浮色的去除。另外硬水中的Ca2+、Mg2+离子与染料分子上的磺酸根离子反应,转变为不溶于水的磺酸钙和磺酸镁,减弱了染料的亲水性,使染料不易溶角和扩散,水洗时浮色不易洗净,且硬水中的Ca2+、Mg2+离子反应生成CaCo3、Mg Co3等不溶性物质与染料结合形成色淀沉积在织物表面,造成被染物手感粗糙,影响染色牢度。
   
由此可见,从前处理到染色,皂洗等湿处理全过程,必须使用合乎标准要求的水质,这是做到一次准确化染色的必备条件之一。

5.2 染料的选用与有效管理
   
棉纤维及其混纺,交织针织物大多采用活性染料染色,活性染料染色做到一次准确化染色的难度也最大,现许多针织染厂设有对色(对板)的工程师,核对染毕的布与客户确认色样之间的色差,写出修色、套色处方,有时一缸布,要回修多次,造成了极大的浪费,所以必须改变这种被动的染色工艺设计与管理的现状。由于活性染料的品种繁多,各厂生产的染料质量相差很大,有时同批号的染料色光也有差别,所以正确选用符合染色质量标准的染料是一次准确化染色的重要条件之一。

5.2.1选用活性染料的基本原则如下:

①选用双活性基和多活性基的染料料
   
均三嗪类活性染料与纤维素纤维反应形成酯键、耐酸稳定性差,乙烯砜类活性染料与纤维素纤维反应以醚键结合耐碱性差,而双活性基团和多活性基团的活性染料耐酸、耐碱的稳定性提高,而且上染百分率和固色百分率比单活性基的要高近20%,在目前,能满足染色质量的要求。
   
②选用直接性适宜的活性染料
   
活性染料的直接性太高,如乙烯砜基活性染料,则扩散性能差,染料易聚集在被染物表面,不易向纤维内部扩散和转移,易造成浮色多、难以清洗干净,影响色牢度,但直接性也不能太低以影响固色率,所以活性染料的直接性以中等为好,直接性的大小可由染料供应商提供的染料技术数据和从活性染料染色特征值SERF值及渗圈试验中测得。
   
③选用固色率高的染料
   
固色率高的染料浮色少,固色率>80%,染后浮色量相对较少,有利于去除浮色,固色率F<70%,最终上染率E-固色率F>15%的活性染料,其浮色很难清除,不适于染中深色。
   
④选用提升力高的染料
   
染色工艺设计,染料用量一般不宜超过染色饱和值的10%,过量的染料不能上染和固色,附在被染物表面,影响被染物的湿摩擦牢度,染深浓色务必选用高吸尽率,高固色率和高提升力的染料,如双活性基和多活性基的染料。

5.2.2染料的有效管理
   
活性染料易吸湿水解,降低力份,造成得色量低影响缸差,为一次准确化染色、染料的存放管理至关重要。南方夏季长、高温高湿、宜建立恒温恒湿库房,开桶和没开桶应分开存放,化验室打样用染料应每天从库房须取,存放时间应明确规定,进行入库时间记录。浅三元染料,应建议染料供应商提供1~5kg的小包装。或分包装到大的磨口玻璃瓶内存放。

5.2.3 助剂的选用
   
①匀染渗透剂的选用
   
虽然活性染料匀染性较好,但为了增加匀染的安全系数,特别是一些厚重紧密的被染物,还是应加入渗透匀染剂,提高染液的扩散性能和渗透性能,使染料离子更容易穿过扩散边界层进入纤维内,避免染料分子过多聚集在被染物表面形成浮色,提高上染百分率,在染液中加入0.5~1g/L渗透匀染剂121,染料用量可减少5~10%,而染色深度相同,染色牢度好,这也是一次准确化染色的工艺设计不可忽视的因素之一。
   
②皂洗剂的选用
   
去浮色好的皂洗剂,能有效地增加与未固着染料亲和并形成胶束,降低未固着染料与被染物的亲和力、增大未固着染料与水的接触机会,形成内核使染染料胶束稳稳地分散在皂洗液中。
   
中性螯合分散皂洗剂1546,分散性能极好,去除浮色彻底且无泡沫,切勿选用碱性的皂洗剂易改变色光得色浅。
   
③固色剂的选用
   
优良的无甲醛固色剂可提高活性染料染色织物湿摩擦牢度0.5~1级,固色剂是一种能成膜的高分子化合物,带有-OH、-NH2的聚氨酯或有机硅、并有交联剂与高分子聚合物交联,使其具有快速成膜和有耐久性能,不色变、不泛黄、不降低日晒牢度,并可使被染物手感滑爽、降低表面摩擦系数,提高被染物的服用性能。
   
④柔软剂的选用

阳离子柔软剂虽然使被染物手感柔软,但有些易改变色光,万一需修色,很难清除干净,造成修色极为困难,阴离子柔软剂虽然价格高一些(相对阳离子),但不会改变色光而且无气味,不影响被染物的吸水性,中、高档的产品宜选用阴离子柔软剂。
   
⑤中性电解质、固色用纯碱的质量要求
   
要求元明粉,食盐中不含Ca2+、Mg2+离子,电解质质量的检测方法如下:配制90g/L的食盐或元明粉的溶液(食盐用25℃,元明粉40℃)加入20g/L纯碱,如溶液混浊或产生沉淀,则表明Ca2+、Mg2+杂质存在。活性染料固色用碱剂,纯碱、磷酸三钠或烧碱要合乎纯净的质量要求。固色时加碱10分钟后测染液PH值,PH值应为10.8~11.0(冷却至20℃测定),染色结束时,染浴的最终PH值应为10.6~11.0。 

5.4 染机的选用
   
染机是一次准确化染色的重要因素之一,目前国内各厂使用的染机主要是溢流机和气流机,有单喷嘴和双喷嘴及多喷嘴的,为进一步保证一次准确化染色,染机应采用计算机控制和人机界面,触摸屏操作等现代化控制技术。各项工艺参数能进行在线检测,控制和显示,向智能化方向发展。
   
气流染色机采用空气动力学原理,用压力空气来优化溢流染机的染色效果,采用较低的浴比,和常规染机相比可减少50%的耗水量,明显减少染化料用量,节能降耗,坯布所受强力低,减少折痕,明显改善匀染和织物手感,染色的一次准确性和重现性好。
   
目前推出的“双缓流”(TSF)染色机,采用高流量,低压力的蜗轮泵,喷嘴可达Ф140mm,压力在0.18巴,布速280m/min,进行柔和染色,被染物不会产生磨毛,起球,折痕,并减少强力拉伸,易匀染,该机装有内部全自动相互监控(T.I.C)系统,具有不停“自行思考”的功能,监控工艺时间和水耗状况,可以在坯布不停车的情况下进行氧漂、染色、水洗和柔软的全过程运行,该机能满足一次准确化染色的工艺质量要求。

5.5 染色工艺条件的试验与优选
   
为达到一次准确化染色,必须在多次试验的基础上设计染色工艺条件,如染色温度、促染剂、匀染剂用量,固色剂用量和固色PH值、浴比、布速、泵流量、染色时间等等。
   
一般双活性基或多活性基、及乙烯砜活性基的染料为达到一次准确化染色宜选用常温预加盐碱工艺。
   
在30℃,将全部盐和1/3纯碱(约5g/L)加入染机,循环10分钟,使被染物吸匀盐、碱后,再用10min,缓缓加入染料,运转10分钟后,用1℃/min的速率升温至50℃(乙烯砜染料)或60℃(双活性基染料),保温20min后进行第二次加碱,剩余2/3纯碱用10min加完,再保温30min染色后排液、冷水洗。
   
染翠兰G、黄4G等染料可在30℃将全部盐、碱加入染机,循环10min后,然后10min内加入染料再用30min升至80℃,保温60min。
   
采用盐碱的工艺、匀染性好,得色量高,染色时间短,在常温时将盐和1/3纯碱加入染机后,在没有染料的情况下,被染物均匀吸附盐和碱,消除纤维上的负电荷和使纤维中的部分羟基电离,然后缓缓加入染料,产生染料的吸附、扩散、上染和键合固色,但由于温度低,PH值低,所以初染率低,固色速率低,边上染、边固色、达到匀染的效果,通过升温来提高上染百分率和固色百分率,但上染和固色有较大提高后,再第二次加碱固色,提高染浴的PH值,增加了固色百分率,整个染色过程分步升温,分二次加碱,可减少染料的水解,增加得色量、对于用盐、碱量大的浓深色产品使加盐更为方便,便于工艺控制。
   
染后需立即洗除盐、碱、助剂、未固色的浮色,水洗不及时,不净,会产生色花和色牢度差等染疵。水洗时宜先用冷水,再用温水,后用热水洗净盐、碱后才可皂煮。
 
6 结论:
   
针织物一次准确化染色的工艺设计和技术管理是一项项综合性的多因素的系统工程,这项工程是工艺研究和技术管理的有机结合,染色工作者和技术管理工作者、必须从漂染加工的全过程来分析研究、影响染色质量的全部因素、建立一套完整的标准体系、接受新的漂染理论、大胆创新、不断改革旧工艺,从前处理工艺设计做起,必须选用质量可靠的染料助剂,简化工艺、进行过程控制和检测不断总结经验,设计制定出一套合理的工艺和标准,真正做到一次准确化染色。

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