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染料染色工艺染色设备 一 染料 染料是能使纤维和其他材料着色的物质 分天然和合成两大类 染料是有颜色的物质 作为染料 必须能够使一定颜色附着在纤维上 且不易脱落 变色目前 染料已不只限于纺织物的染色和印花 它在油漆 塑料 纸张 皮革 光电通讯 食品等许多部门得以应用 按染料性质及应用方法 可将染料进行下列分类 1 直接染料 直接染料 指能直接溶解于水 对纤维素纤维有较高的直接性 无需使用有关化学方法使纤维及其他材料着色的染料 直接染料能在弱酸性或中性溶液中对蛋白纤维 如羊毛 蚕丝 上色 还应用于棉 麻 人丝 人棉染色 色谱齐全 价格低廉 操作方便 缺点是水洗 日晒牢度不够理想 直接染料样品 染料原理直接染料具有磺酸基 SO3H 或致基 COON 等水溶性基团分子结构排列成直线型 芳环结构处于同一平面 因此直接染料对纤维素纤维具有较大的亲和力 在中性介质中直接染色 只要把染料溶解干水 便可进行染色 染料在溶液中被纤维吸附到表面 然后不断向纤维的无定形区扩散 与纤维大分子形成氢键和范德华力的结合 其派生的染料有直接耐晒染料和直接铜盐染料 染料特点直接染料溶解度随温度的升高而显著增大 对于溶解性差的直接染料可以加纯碱助溶 直接染料不耐硬水 大部分能与钙 镁离子结合生成不溶性沉淀 使染色织物产生色斑 因此直接染料必须用软水溶解 生产中染色用水如果硬度偏高 可加入纯碱或六偏磷酸钠 既有利于染料溶解 又有软化水的作用 直接染料上染纤维素纤维时 盐起促染作用 直接染料 在60一70 得色最深 90 以上上染率反而下降 2 阳离子染料 阳离子染料是纺织染料的一种 又称碱性染料和盐基染料 溶于水中呈阳离子状态 主要用于腈纶纤维染色 也可与蛋白质分子以盐碱相结合 是腈纶纤维染色的专用染料 具有强度高 色光鲜艳 耐光牢度好等优点 染色工艺腈纶根据散纤维 丝束 纱线 毛条等不同形式可在相应的设备上染色 织物可在绳状染色机 卷染机或轧染机上进行 纯腈纶织物都采用浸轧或卷染 染色时始染温度宜在玻璃化温度以下 以70 左右为宜 然后缓缓升温至沸 染色约1h 染淡色时 起染温度要低 升温时间可长些 染浓色时 起染温度可高点 升温时间可短些 染淡色可在3Omin左右 染中色 浓色可在60 90min 涤腈混纺织物多采用轧染 其工艺包括汽蒸法和热熔法两种 主要介绍涤腈混纺织物的热熔染色 工艺流程是 浸轧 烘干 热溶 后处理 热熔条件是 190 200 1 2min 轧染液内含有分散型阳离子染料 醋酸 促染剂 释酸剂 非离子表面活性剂及少量糊料等 加入醋酸是用来调节染液的pH至4 5 由于醋酸易挥发 为使染色过程中pH值比较稳定 一般必须加入硫氰酸铵7 9g L作为释酸剂 采用尿素和碳酸乙烯酯作为促染剂 可使纤维膨化 有利于染料向纤维内扩散 非离子表面活性剂可提高染液的稳定性和渗透性 少量糊料可防止染料泳移 若在热溶后再进行短时间汽蒸 可进一步提高阳离子染料的固色率 3 活性染料 也叫反应性染料 分子中含有化学性活泼的基团 能在水溶液中与棉 毛等纤维反应形成共键的染料 具有较高的耐洗坚牢度 按活性基的不同 活性染料主要可分两类 对称三氮苯型和乙烯砜型 染色方法活性染料染棉 最常采用的染色方法 浸染法 另外还有轧染料 浸染法 浸染法又可分一浴一步法 一浴两步法 两浴法三种染色方法 一浴二步法是活性染料浸染法中比较合理的染色方法 它不仅可经获得较高的上染率和固色率 而且有良好的匀染效果 因此棉针织物染色常用这种方法 一浴二步法 先在中性浴中染色 当染料上染接近平衡时 在染浴中加入碱剂 调整PH值至固色规定PH值 一般为11 这时染料与纤维达到共价结合 达到固色目的 优点 1 活性染料是取代禁用染料和其它类型纤维素用染料如硫化染料 冰染染料和还原染料等的最佳选择之一 2 活性染料能用经济的染色工艺和简单的染色操作获得高水平的各项坚牢性能特别是湿牢度 3 活性染料的色谱广 色泽鲜艳 性能优异 适用性强 其色相和性能基本上与市场对纤维和衣料的要求相适应 4 活性染料适用于新型纤维素纤维产品如Lyocell纤维等印染的需要 缺点 1 利用率不够高 一般为60 70 产生大量有色污水 其色度超过几千倍 COD值一般在0 8万 3万ppm 浓废的COD值要超过5万ppm 2 为了抑制纤维表面的电荷 活性染料使用时需耗用相当量的电解质 既增加了劳动强度 又造成废水中的氯离子浓度高达10多万ppm 大大地增加了治理活性染料染色废水的难度 3 某些色牢度不能满足市场要求 如汗日光牢度 湿摩擦牢度以及偶氮型红色染料与偶氮型蓝色染料在浅色时的日晒牢度等 4 能取代硫化硫化料和还原染料等的深色品种较少 4 分散染料 分散染料是一类水溶性较低的非离子型染料 最早用于醋酯纤维的染色 称为醋纤染料 分散染料结构简单 在水中呈溶解度极低的非离子状态 为了使染料在溶液中能较好地分散 除必须将染料颗粒研磨至2 m以下外 还需加入大量的分散剂 使染料成悬浮体稳定地分散在溶液中 分散染料染色方法 载体染色法 载体染色法是在常压下加热进行 它是利用一些对染料和纤维都有直接性的化学品 在染色时当这类化学品进入涤纶内部时 把染料分子也同时携入 这种化学药品称为载体或携染剂 高温高压染色法 高温高压染色法是在高温有压力的湿热状态下进行 染料在100 以内上染速率很慢 即使在沸腾的染浴焙烘机中染色 上染速率和上染百分率也不高 所以必须加压在2atm 2 02 105Pa 以下 染浴温度可提高到120 130 由于温度提高 纤维分子的链段剧烈运动 产生的瞬时孔隙也越多和越大 此时染料分子的扩散也增快 增加了染料向纤维内部的扩散速率 使染色速率加快 直至染料被吸尽而完成染色 热熔染色法 分散染料染涤 棉织物采用热熔法染色与一般浸轧染色相似 先经浸轧染液后即行烘干 随即再进行热熔处理 在200 高温作用下 沉积在织物上的染料可以单分子形式扩散进入纤维内部 在极短的时间内完成对涤纶的染色 若是涤棉混纺织物 则可通过热熔处理使沾在棉上的染料以气相或接触的方式转移到涤纶上 热熔染色法是目前涤棉混纺织物染色的主要方法 以连续化轧染生产方式为主 生产效率高 尤其适用于大批量生产 热熔染色法的缺点是设备占地面积大 同时对使用的染料有一定的条件限制 染料的利用率较高温高压法低 5 酸性染料 酸性染料 AcidDyes 是一类在酸性介质中进行染色的染料 酸性染料大多数含有磺酸钠盐 能溶于水 色泽鲜艳 色谱齐全 主要用于羊毛 蚕丝和锦纶等染色 也可用于皮革 纸张 墨水等方面 对纤维素纤维一般无着色力 酸性染料色谱齐全 色泽鲜艳 日晒牢度和湿处理牢度随染料品种不同而差异较大 和直接染料相比 酸性染料结构简单 缺乏较长的共辄双键和同平面性结构 所以对纤维素纤维缺乏直接性 不能用于纤维素纤维的染色 不同类型的酸性染料 由于分子结构不同 因而它们的染色性能也不同 所采用的染色方法也不同 酸性染料按其化学结构和染色条件的不同分为 强酸性染料最早发展起来的一种酸性染料 要求在较强的酸性染浴中染色 其分子结构简单 分子量低 含有磺酸基或羧基 对羊毛亲合力不大 在羊毛上能匀移 染得均匀 故也称酸性匀染染料 但色光不深 耐洗牢度较差 且染色时对羊毛有损伤 染后的羊毛手感较差 如酸性红G 即C I 酸性红1 弱酸性染料在强酸性染料中通过增大分子量 引入芳砜基等基团或引入长碳链等方法即生成弱酸性染料 分子结构较复杂 对羊毛亲合力较大 能在弱酸性介质中染羊毛 对羊毛无损伤 色光较深 坚牢度有所提高 但不匀染 如弱酸性艳蓝RAW 即C I 酸性蓝80 酸性媒介染料用某些金属盐 如铬盐 铜盐等 为媒染剂处理后 在织物上形成金属络合物的酸性染料 媒染手续较繁 但能得到耐晒 耐洗 耐摩擦牢度等性能较好的染品 如酸性媒介黑T 即C I 媒介黑11 酸性络合染料由某些酸性染料与铬 钴等金属络合而成 可溶于水 其染品耐晒 耐光性能优良 它的染料母体和酸性媒介染料相似 但在制备染料时 已将金属原子引入偶氮染料分子中 金属原子与染料分子比为1 1 故又称1 1金属络合染料 染色时不需要再用媒染剂处理 6 还原染料 还原染料是染料中各项性能都比较优良的染料 按其主要化学结构可分为靛类和蒽醌两大类 它的色谱较全 色泽鲜艳 皂洗 日晒牢度都比较高 但因价格较贵 某些黄 橙等色有光敏脆损现象 使其应用受到一定的限制 还原染料染色方法还原染料可用于棉及涤棉和维棉混纺织物的染色 按染料上染形式不同 主要分为隐色体染色法及悬浮体轧染法 1 隐色体染色法隐色体染色是把染料预先还原成隐色体 在染浴中被纤维吸附 然后再进行氧化 皂洗的一种染色方法 隐色体浸染适用于纱线染色 根据染料性质不同 可采取不同的还原方式 1 干缸法 干缸法还原是先将染料用少量水和太古油或拉开粉调成稀浆 然后加入适量温水和规定量的烧碱 保险粉 在规定温度下还原10 15min 待染料充分还原后再经过滤加入含有烧碱 保险粉溶液的染缸中 并冲稀至所需浓度进行染色 2 全浴法 这种还原方式适用于还原速率较快的还原染料 其方法是直接将染料放入染槽内 加入规定量的烧碱及保险粉 使染料还原 还原10 15min后即可进行染色 若对这类染料采用较为剧烈的还原条件 则易造成染料的水解或过度还原 影响染色成品质量2 悬浮体轧染法将不溶性染料配成稳定的悬浮液 浸轧在织物上 再经固色处理的染色方法 还原染料染色过程 染料还原 隐色体上染 隐色体氧化 皂煮后处理 7 可溶性还原染料 它由还原染料的隐色体制成硫酸酯钠盐后 变成能够直接溶解于水的染料 所以叫可溶性还原染料 可用作多种纤维染色 这类染料色谱齐全 色泽鲜艳 染色方便 色牢度好 但它的价格比还原染料还要高 同时亲和力低于还原染料 所以一般只适用于染浅色织物 8 硫化染料 是要以硫化碱溶解的染料 主要用于棉 麻纤维染色 亦可用于棉 维混纺织物 成本低廉 染品一般尚能耐洗耐晒 但色泽不够鲜艳 常用品种有硫化黑 硫化蓝等 硫化染料不溶于水 染色时需使用硫化钠或其他还原剂 将染料还原为可溶性隐色体 现在已有可溶性硫化染料问世 9 硫化还原染料 硫化还原染料的化学结构和制造方法与一般硫化染料相同 而它的染色牢度和染色性能介于硫化和还原染料之间 所以称为硫化还原染料 染色时可用烧碱 保险粉或硫化碱 保险粉溶解染料 10 酞菁染料 为染料中间体 在纤维上与金属离子络合生成色淀 主要用于棉染印 不溶于水 乙醇及烃类溶剂 目前市场上的酞菁素主要在酞菁艳蓝IF3G 酞菁绿IFFB 酞菁艳蓝IF2G 其追酞菁艳蓝IF3G应用最广 11 氧化染料 氧化染料为染料中间体 在纤维上氧化生成色淀 主要用于棉染印 氧化染料是以一类芳胺衍生物组成的染料 被基质吸收后 经氧化处理能在基质上形成不溶于水的染料而使基质着色 主要用于毛皮及皮革的染色 是一种疏水性较强的非离子型染料 染色是以水为媒制成分散液 在高温热熔或载体染溶条件下 使之溶入纤维而固定 主要用于聚酯纤维的染色 12 不溶性偶氮染料 这类染料实质上是染料的两个中间体 在织物上经偶合而生成不溶性颜料 因为在印染过程中要加冰 所以又称冰染料 由于它的耐洗 耐晒牢度一般都比较好 色谱较齐 色泽浓艳 价格低廉 所以目前广泛用于纤维素纤维织物的染色和印花 此类染料含有致癌物质 已很少使用 注 良好 可能 不可 二 染色工艺 选择工艺流程的基本原则如下 积极采用先进成熟的新工艺 新技术 加工产品应该具有较高的质量和产量 尽量选用短流程工艺 考虑不同品种的不同加工要求 满足环保要求 为了便于工艺流程的选择 现按照组成织物的纤维不同 将各类织物的染整加工工艺流程介绍如下 棉织物的染色常用的染料有直接染料 活性染料 还原染料 硫化染料 通常采用松式浸染法染色 直接染料染色工艺流程为染色水洗固色水洗柔软处理脱水 直接染料纯碱食盐或元明粉平平加O浴比温度时间 染色处方和工艺条件为 染色 X0 1 5g L0 1 5g L0 1 5g L1 2080 100 40 80min 固色 固色剂Y醋酸 98 浴比温度时间 0 5 5g L0 1mL L1 2050 60 10 20min 一 棉织物的染整加工工艺流程 活性染料染色棉织物活性染料浸染染色时 根据染料和碱剂是否一浴以及上染和固色是否一步 分为二浴法 一浴一步法和一浴二步法三种染色方法 其中最常用的是一浴二步法 其工艺为 染色固色水洗皂煮水洗烘干 以M型活性染料为例 其工艺和处方举例如下 染色 皂煮 固色 M型活性染料食盐平平加O浴比温度时间 纯碱浴比温度时间 净洗剂浴比温度时间 X5 50g L0 0 5g L1 2060 20 40min 5 20g L1 2060 20 40min 0 5g L1 1590 95 15 20min 还原染料染色棉织物还原染料染色多采用隐色体浸染法 其工艺流程为 染料还原染色水洗氧化皂煮热水洗水洗 采用还原蓝RSN染色的处方和工艺如下 还原方法染色方法还原蓝RSN烧碱 30 保险粉 85 骨胶浴比温度时间 全浴还原甲法4 5 owf 12mL L5g L1 owf 1 2060 40min 附 全棉深色织物的染整加工工艺流程 二 麻及粘胶纤维织物的染色 麻及粘胶纤维与棉纤维均属于纤维素纤维 因此 其织物的染色与棉针织物染色类似 棉织物染色常用的染料他们也均能采用 但麻纤维的结晶度 取向度高 结构紧密 棉用染料在麻针织物上染色的上染率比棉针织物低 若采用活性染料 可以获得较高的上染率和固色率 染色深度较好 粘胶纤维的结晶度低于棉纤维 切芯层结构疏松 因此 通常直接染料等上染粘胶纤维的速度比棉纤维快 上染百分率比纤维高 但染色温度比棉纤维织物高 三 合成纤维织物的染色 1 涤纶织物的染色涤纶织物主要采用分散染料高温高压染色 采用这种方法 染料的上染率高 遮盖性好 适应性广 染色织物手感柔软 牢度较高 其工艺流程为 染色水洗 皂煮 还原清洗 热水洗冷水洗 染色处方和工艺举例如下 染色 还原清洗 分散染料分散剂匀染剂消泡剂醋酸 98 浴比pH值温度时间 X0 2g L0 5 1 0g L0 0 5g L0 5 1mL L1 8 1 204 5 5 5130 20 50min 纯碱保险粉浴比温度时间 1g L1g L1 1085 20min 2 锦纶织物的染色锦纶织物染色可用的染料较多 有直接染料 活性染料 酸性染料和分散染料 1 直接染料染色 直接染料能在酸性或中性染浴中上染锦纶 与锦纶通过氢键和范德华力结合 锦纶染色温度一般控制在100 锦纶针织物直接染料染色的处方和工艺举例如下 直接染料醋酸 98 平平加O浴比pH值 X0 5 1mL L0 2g L1 15 1 205 6 在40 50 开始染色 以1 2 min的升温速度升到100 在100 保温20 40min 2 活性染料染色 锦纶用活性染料染色色泽鲜艳 染色牢固度高 但因锦纶中反应性基因较少 难于染深色 且晕染性差 使应用受到限制 目前一般用于中 浅鲜艳色泽的染色 其工艺流程为 以K型活性染料为例 染色处方和工艺举例如下 染色 K型活性染料醋酸平平加O浴比温度时间 X0 1mL L0 5 1g L1 15 1 2095 100 30 60min 固色 皂洗 纯碱浴比温度时间 1 2g L1 10 1 2095 100 15 20min 非离子型表面活性剂浴比温度时间 1 2g L1 10 1 2070 80 15 20min 3 酸性染料染色 工艺流程为染色水洗 固色水洗 染色处方和工艺举例如下 弱酸性染料醋酸 98 匀染剂pH值浴比温度时间 X0 5 1 5mL L0 25 1g L4 61 15 1 20100 30 50min 染色时 一般在40 入染 以1 2 min逐渐升温至95 100 保温染色30 50min 染色后采用单宁酸 吐酒石固色处理 固色工艺为 单宁酸0 5 2 吐酒石用量为单宁酸用量的20 50 固色温度锦纶6为65 锦纶66为80 15 20min 浴比1 15 1 20 pH值为4 7 4 分散染料染色 分散染料用于锦纶针织物染色 方法简便 匀染性较好 对纤维品质差异有覆盖能力 能避免纤维在纺丝是因为拉伸度不同而造成的染色不匀 但是不宜染得深色 且皂洗牢度较差 只适宜染浅色或中色 其工艺流程为 染色水洗脱水 染色时 以醋酸调整染浴率的pH值至5 6 40 起染 以0 5 1 min的升温速度逐渐升温至95 100 继续染40 60min 水洗后出缸 分散染料染锦纶是 可与弱酸性染料或中性染料拼色 以调整色光 提高匀染性 染色处方和工艺举例如下 分散染料分散剂非离子匀染剂醋酸 98 pH值浴比温度时间 X0 5 2g L0 0 5g L0 5mL L5 61 10 1 2095 100 40 60min 3 腈纶针织物的染色腈纶针织物染色可以用阳离子染料和分散染料染色 阳离子染料染腈纶的染色牢固度很好 色泽十分鲜艳 因此阳离子染料是腈纶针织物染色的主要染料 染色工艺有恒温染色法和控制升温染色法 常用的是控制升温染色法 下面是腈纶针织物阳离子染料染色处方和工艺举例 染料醋酸 98 元明粉缓染剂浴比温度时间 X1 3mL L0 10g L0 1 5g L1 10 1 2098 100 30 60min 温度控制对腈纶针织物的染色影响较大 染色时50 60 始染 当染色温度达到纤维的玻璃化温度 75 85 时 染料的上升速率迅速增加 这是应以0 5 min缓慢升温至沸腾 续染30 60min 也可以再85 90 保温染色一段时间 继续升温至沸腾 染色结束后 以1 2 min缓慢冷却至50 在进行水洗等后处理 4 氨纶弹力针织物的染色分散染料为非离子染料 与氨纶具有较好的相容性 在常温条件下对氨纶有良好的染色性能 可通过氢键 范德华力与纤维结合 是氨纶染色的常用染料 其染色处方和工艺如下 分散染料磷酸二氢铵分散剂浴比温度时间 X1g L1g L1 20100 40 60min 染色时 温度不宜过高 以免影响氨纶的弹力和强力 一般控制在100 以内 对于涤纶等纤维交织或包芯的氨纶弹力针织物 却需高温染色时 应控制在较短时间内 染浴pH值控制在5 6 既能使分散染料具有较好的分散稳定性 又能使分散染料充分上染纤维 获得较高的得色率 四 涤棉混纺针织物的染色 涤棉混纺针织物中的涤纶一般用分散染料高温高压染色 棉通常采用直接 活性 还原等染料染色 选用两类染料对涤棉混纺织物染色时 不但要注意减少相互沾色 还要求两类染料染色牢度接近 相容性好的染料可采用一浴法染色 相容性差的染料采用二浴法染色 下面介绍几种染色方法 1 分散染料一浴一步法染色涤棉混纺针织物的浅色产品或涤纶比例高的产品 可只用分散染料对涤纶染色 无需套染棉 工艺简单 染色采用高温高压法 染色后进行还原清洗 去除沾色和浮色 染色方法和工艺参考分散染料染涤纶 2 分散 活性染料一浴二步法染色分散和活性染料在弱酸性条件下 在染色初期时同时加入染浴 在升温过程中 活性染料和分散染料分别上染棉纤维和涤纶 然后降温 加碱使活性染料固色 一浴二步法染色对活性燃料要求较高 要求在高温下不水解 大部分K型 KN型 KD型 KE型 M型活性染料在弱酸性条件下反应性较低 结构稳定 可与分散染料同浴染色 特别是KE型和KD型活性染料 下面是处方及工艺举例 分散染料KE型活性染料氯化钠碳酸钠醋酸浴比 XY30 70g L20g L 固色时加入 调pH值为51 20 升温曲线 室温 助剂 染料 30min 130 30 45min 80 80 85 碱剂 水洗 皂煮30min 热水洗 3 分散 活性染料二浴法染色一般先用分散染料高温高压染涤纶 再用活性染料染棉 避免活性染料特别是X型染料高温断键 染涤纶后要进行还原清洗 尽可能将沾染在棉纤维上的分散染料除去 保证染棉工艺的正常进行 否则会影响活性染料的上染率 色泽鲜艳度和色牢度 染色工艺与单独染涤纶和棉相同 4 分散 还原染料二浴法染色分散 还原染料二浴法染色时 先用分散染料高温高压染涤纶 水洗后再用还原染料的常用工艺染棉 工序简短合理 主要用于染深色 一 散纤维染色机1 吊筐式散纤维染色机2 旋浆式散纤维染色机3 毛条染色机 三 染色设备 可采用散纤维染色 纱线染色 然后织制 织物染色及成衣染色 以织物染色为主 散纤维染色特点 得色均匀且透彻散纤维易散乱 一般装在适当的容器中 通过染液循环的染色机进行染色 用途纯纺或混纺纤维纤维条或纤维条球 1 吊筐式散纤维染色机染色机染色时 先将洗净的散毛均匀地装入散毛桶内 装满后将散毛桶吊入染槽中 压紧顶盖 开动循环泵 染液由散毛桶的多孔芯轴喷出 通过纤维层 再回到循环泵 染色的温度和时间按升温工艺曲线控制 染毕放去残液 注入清水 循环洗净纤维上的浮色 然后吊起散毛桶 取出纤维 该机每次可染羊毛100kg 2 旋转浆式散毛染色机组成 圆形染槽 旋桨等散纤维装在假底上 盖上多孔盖板 并旋紧槽盖 放入染液后即可进行染色 染色时 由于旋桨的转动 染液自多孔管喷出 进行循环 改变旋桨的转动方向 染液的循环方向也发生改变