Outlast腈棉针织物的染整工艺研究模板

Outlast腈棉针织物的染整工艺研究模板资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。毕业论文Outlast腈/棉针织物的染整工艺研究摘要采用Outlast腈纶型调温纤维/棉(50/50)的针织物为原材料,探讨了纺织品精练和染色工艺.利用正交实验,综合分析了煮练碱剂碳酸钠、氢氧化钠、生物酶清棉师Scolae100T,漂白剂过氧化氢及助剂硅酸钠对Outlast腈/棉针织物退煮漂一浴一步法前处理效果的影响;将煮漂一浴工艺中各助剂的合适用量确定为:碳酸钠1.0g/L,过氧化氢4.0g/L,硅酸钠1.0g/L。经过多次染色试验及对染色织物各项指标测试,进一步优化工艺,最终确定Outlast腈/棉针织物采用先染活性染料后染阳离子染料二浴二步法染色工艺为最优。结果表明,腈/棉混纺空调纤维织物经过常规精练、阳离子染料染色、活性染料染色、后处理等工艺流程后,染色织物的各项指标均符合标准。关键词:Outlast空调纤维;煮练;阳离子染料;活性染料;染色;正交试验AbstractUsingOutlastacrylicfibertypetempering/cotton(50/50)oftheblendedknittedfabricforrawmaterials,thispaperdiscussesthetextilerefinedanddyeingprocess.Theorthogonalexperiment,thecomprehensiveanalysisboiledpracticealkaliagentsodiumcarbonate,sodiumhydroxide,enzymeqingcottondivisionScolae100T,bleachhydrogenperoxideandfertilizertoOutlastsodiumcarbonateas/cottonblendedknittedfabriccookbackfloatedabathstepbeforemethodtreatmenteffectofthe;Willboileachfloatedabathprocesstherightdosageidentifiedasadditives:sodiumcarbonate1.0g/L,hydrogenperoxide4.0g/L,sodiumsilicate1.0g/L.Throughmultipledyeingexperimentsanddyedfabricofeachindextest,andfurtheroptimizationofprocess,andfinallydeterminedthatOutlastnitriles/cottonblendedknittedfabricdyedthefirstactivedyesdyedcationicdyeaftertwobathldpe-g-nvpdyeingprocessforthebest.Theresultsshowthat,nitriles/cottonblendedfabricafterconventionalairconditioningconcise,cationicdye,dyeing,post-treatmentprocessflow,dyedfabriceachindexallconformtothestandardKeywords:Outlastair-conditioningfiber;scouring;\o"查找:cationicdye"cationicdyes;reactivedyes;dyeing;orthogonalexperiment目录第一章前言 1第二章理论分析 3第一节纤维性能 3一、Outlast腈纶纤维性能 3二、棉纤维的主要组成与性能 3第二节前处理 5一、前处理的目的 5二、助剂的作用 5第三节染色 6一、Outlast腈纶纤维染色 6二、棉纤维染色 7三、染色助剂的选用 7四、染色工艺路线 7五、染色需要注意的问题 8六、后整理工艺设计 8第四节织物性能测试 8一、织物毛效 8二、白度 8三、顶破强力 8四、颜色特征 9五、耐洗色牢度 9六、耐汗渍色牢度 9七、耐摩擦色牢度 9八、纤维调温性能 10九、织物沾色变色评定标准 10第三章前处理实验 11第一节前处理实验材料和仪器 11一、实验材料 11二、实验仪器和设备 11第二节前处理工艺选择 11一、正交试验设计方案 11二、正交试验结果分析 12三、确定的工艺方案验证试验 17四、实验结果分析及确定最佳工艺 17五、实验结论 18第四章染色实验 19第一节实验材料及仪器 19一、实验材料 19二、实验仪器和设备 19第二节Outlast腈/棉针织物染色工艺选择 19一、染色工艺处方 20二、染色工艺曲线 20三、染色工艺操作及说明 21四、染色效果比较分析 22五、实验结论 22第三节Outlast腈/棉针织物两浴两步法染色最佳工艺验证 23一、Outlast腈/棉针织物二浴二步法染色工艺方案 23二、Outlast腈/棉针织物二浴二步法染色工艺流程 25三、Outlast腈/棉针织物二浴二步法染色工艺操作及说明 25四、Outlast腈/棉针织物二浴二步法染色实验结果 25五、实验结论 25结束语 26参考资料 27致谢 28第一章前言Outlast空调纤维技术最早是美国太空总署为登月计划而研发的,目的是为了宇航员制作登月服装,帮助宇航员经受宇宙空间极端的温度波动。包括手套、袜子、内衣等。当前,Outlast技术是美国Outlast公司和世界著名公司分工合作开发的,是国际合作的成果。美国Acordis公司生产的空调纤维,瑞士汽巴公司生产的相变微胶囊,美国杜邦公司开发的Outlast纺织品,欧洲Fountaiset公司开发Outlast棉针织物,欧洲Ploueuet公司负责欧洲纺织面料染整技术,亚洲TiongLiong负责亚洲纺织面料染整技术[1]。Outlast空调纤维是把微胶囊相变调温材料技术和纤维制造相结合开发出的一种智能调温纤维,其技术的关键是把微胶囊PCMS植入纤维内,微胶囊内有热敏相变材料蜡状碳氢化合物(Hydrocarbonwax)。这种热敏相变材料具有以潜热能的形式吸收储存和释放热量的功能,在温度变化中热敏相变材料经过固态与业态的相互转化实现吸热和放热。热敏相变材料经过不间断地吸收和释放能量来调节温度,且这种纤维大都具有双向温度调节和适应性,能够在温度震荡环境中重复循环使用。用这种材料制成的服装能保持一个舒适的温度范围。当前开发的空调纤维有粘胶基、腈纶基、牛奶蛋白基等类型[2]。Outlast空调纤维可用于针织物类贴身内衣、调温T恤、调温毛衫等针织物服装,也可用于衬衫、罩衫和裤子等梭织服装,还能够用于床单、毯子、被单和床垫布,增加床上用品的舒适性等。Outlast纤维能与任何纤维混纺,从而集合多种纤维的特性,提高产品的服用性能和档次,而Outlast腈纶型空调纤维与棉混纺纱线所制成的针织物具有透气、吸湿、舒适、保暖、蓬松等优点,但当前关于此类织物的染整工艺分析较少且该针织物在染整处理过程中存在许多技术难题,诸如染整处理温度过高可能会破坏纤维的调温性能,Outlast腈纶纤维对酸碱试剂的稳定性居中,纤维的力学性能受酸碱试剂的浓度、处理时间和温度的影响。腈纶纤维与棉纤维染色中因染料性质不同容易出现染色不匀,沾色问题等[3]。本论采用Outlast腈纶型调温纤维/棉纤维(50/50)的针织物为原材料,探讨了纺织品精练和染色工艺。利用正交实验,综合分析了煮练碱剂碳酸钠、氢氧化钠、生物酶清棉师Scolae100T,漂白剂过氧化氢及助剂碳酸钠对Outlast腈/棉针织物退煮漂一浴一步法前处理效果的影响;最终确定精练最佳工艺。经过多次染色试验及对染色织物各项指标测试,合理调整工艺,另外进一步优化各工序工艺参数,最终确定Outlast腈/棉针织物最佳染色工艺。结果表明,腈/棉混纺空调纤维织物经过常规精练、阳离子染料染色、活性染料染色、后处理等工艺流程后,染色织物的各项指标均基本符合标准。第二章理论分析第一节纤维性能一、Outlast腈纶纤维性能(一)普通腈纶纤维腈纶的化学本质是聚丙烯腈在纺丝过程中加入第二、第三单体而形成的对某些染料具有亲和力的纤维。腈纶中引入第三单体,可用阳离子染料染色腈纶有”人造羊毛”之称,因其相对密度小、柔软保暖、日晒牢度高,被广泛用于服装、室内装饰等方面。腈纶蓬松柔软,弹性、隔热性、耐日晒、耐热性等优良。可是腈纶的吸湿性不好,不能吸湿、透湿,给人带来闷热难受的感觉,它还有一个致命弱点,就是耐磨性差,易起毛、起球[5]。(二)腈纶型空调纤维腈纶型空调纤维是一种新型智能纤维,具有透气性能高,适应性能强的最大特点,它能随外界环境的变化,自动调节温湿度,使穿着者有如处于空调生活中的舒适感觉。空调纤维的技术核心是用一种微胶囊包裹的变性材料,涂层或植入织物或纤维内,发挥潜能作用,释放大量能量,固液状态相互转化,对温度起一定的调节作用。它能随外界环境、温度变化于人体皮肤表层,作出相应的反应,并对温湿度的变化起一定缓冲作用。腈纶型空调纤维的生产技术有二种方式,一是面料涂层,即将PCMS微胶囊涂于织物表面,生产工艺比较简单。二是纤维植入,即直接将PCMS微胶囊植入腈纶纤维内,工艺技术比较复杂。空调纤维制成能吸收和释放能量的服装,由于存在成千上百万个具有能量转换功能的相变材料,其不间断地吸收调节温度,因此其服装能保持在一个舒适的温度范围。故用空调纤维可制得冬暖夏凉的服装[2],美国Outlast公司利用空调纤维,开发出的衬衫及休闲服装等两类三大系列面料,能经过不间断的吸收和释放能量来调节温度,给人以舒适感[3]。二、棉纤维的主要组成与性能天然棉纤维中除了含有90%～94%的纤维素外,还含有6%～10%的天然杂质(也称纤维素共生物或伴生物)[4]。成熟棉纤维的组成成分如表2-1所示[6]。表2-1成熟棉纤维的平均组成(%,以绝对干燥纤维计)成分含量(%)成分含量(%)纤维素94.0多糖类0.3蜡状物质0.6有机酸0.8含氮物质1.3灰分1.2果胶物质0.9未测定部分0.9(一)棉纤维素纤维素是一种多糖物质,其分子主要有很多葡萄糖剩基连接起来,分子式可写成(C6H10O5)n。由于大分子具有多分散性,实际上纤维素是一个复杂同系物的混合物,式中n为聚合度。棉纤维的聚合度为2500～10000。纤维素大分子的化学结构是由β—D六碳葡萄糖残基彼此以1-4甙键连接而成。纤维素分子中的葡萄糖剩基上有三个自由存在的羟基,其中两个是仲羟基,一个是伯羟基,具有一般醇的特性。化学性质比较活泼,亲核反应比水强,能够与染料和水发生吸附、氧化、酯化、醚化、交联和接枝等反应,在酸性条件下容易发生降解反应[7]。(二)果胶物质果胶物质是一种有两种以上的单糖构成的杂环多糖,它的基本结构是聚半乳糖醛酸,可分为原果胶、过胶脂酸和果胶酸。棉纤维中的果胶质主要存在于纤维的初生胞壁中,是植物合成纤维素和半纤维素的营养成分,在植物细胞组织间起粘合作用。果胶物质的主要组成部分是果胶酸的衍生物,果胶酸虽有大量的亲水性的羟基和羧基,可是在棉纤维上果胶质却是以钙盐和镁盐的形式存在,因此果胶质的亲水性比纤维素要低,它的存在会影响棉纤维的吸水性[4]。(三)蜡状物质棉纤维的蜡状物质主要存在于初生胞壁中,是一混合物,含有多种成分:脂肪族高级一元醇、游离的脂肪酸、高级一元醇的脂等,不溶于水,但能溶于有机溶剂。棉纤维中的共生物,如蜡状物质和果胶物质对纤维具有保护作用,能减轻外界条件对次生壁得到损害,在纺纱过程中蜡状物质还能起到润滑作用[4]。然而,果胶物质、蜡状物质、含氮物质、灰分、色素等纤维素伴生物以及纺纱过程中嵌在纱中的棉籽壳残片等杂质的存在不但使织物色泽发黄,手感粗糙,而且严重影响织物的吸水性、白度、染色性能及织物的外观。因此除个别品种(如起绒织物)需保留一定量的蜡状物质外,一般织物染色前都必须经过以去除这些杂质为主要目的前处理工序。第二节前处理一、前处理的目的Outlast腈/棉针织物的前处理主要是对织物进行煮练,目的是去除棉纤维上含有的果胶质,木质素,蜡状物质以及腈纶和棉纤维在纺丝或织造过程中沾污的油剂,添加的润湿剂乳化剂和抗静电剂等杂质,以防对后续染色加工的影响,保证产品的质量,同时添加适量的双氧水以保证织物的白度。二、助剂的作用传统的针织物前处理工艺多以氢氧化钠作为煮练剂,但考虑到氢氧化钠碱性较强,影响织物白度,或者可能会使空调纤维结构发生改变,破坏纤维内部的热敏相变材料微胶囊。因此本研究,试图经过选择碱性较弱的碳酸钠和生物复合酶清棉师Scolase100T分别作为煮练剂,针对精练后织物的一系列性能测试,以确定最佳的前处理工艺条件。氢氧化钠是传统的最有效的煮练剂。在一定温度条件下,它能有效地使果胶质,木质素,蜡状物质、添加剂等发生溶胀,从凝胶状态变为溶胶状态,与纤维的黏着变松,再经过机械作用,比较容易从织物上洗落下来。但由于氢氧化钠碱性较强,腈纶基空调纤维对碱比较敏感,因此可能会对纤维产生损伤[8]。碳酸钠碱性比氢氧化钠弱,在一定温度条件下,它与双氧水协同作用,能有效地去除织物上的各种杂质,对纤维损伤较小,但碱性弱,可能会使精炼不充分。清棉师Scolase100T是由多种生物复合酶和螯合分散剂组合而成的阴离子型产品,外观呈淡桔色颗粒状,易溶于50~60℃的水中,其1%水溶液pH值为11～12。它与双氧水协同作用,在一定温度条件下,能有效地分解织物纤维上的各种杂质,进而除去杂质,精炼效果较好,但价格可能稍贵。双氧水在前处理煮漂溶液中,主要起漂白作用。在碱性条件下,过氧化氢按下式分解[4]:H2O2+OH-→HO2HO2-可能与色素中的双键发生加成反应,使色素中原有的共轭体系被中断,天然色素的发色体系遭到破坏而消色,达到漂白的目的。双氧水不但去杂能力强,经漂白处理的棉织物白度较好,色光纯正,贮存时不易泛黄,且分解产物无污染、无毒、不腐蚀设备,属于绿色前处理剂;同时双氧水在一浴法中不但起到漂白作用,而且还能够起到很好地去除织物上杂质的作用。但对织物的强力有一定的损伤。Na2SiO3在前处理煮漂溶液中,一方面,阻止重金属离子对H2O2的催化分解作用,使H2O2在漂白时间内保持较高的氧化能力,进行有效的漂白,不致浪费有效成分和过度损伤纤维;另一方面,Na2SiO3具有吸附前处理液中的铁质和其它杂质的能力,可防止在棉布上产生锈渍或杂质的沉淀,有助于提高织物白度和吸水性。但会产生硅垢,对织物的手感有一定的影响[4]。渗透剂JFC是环氧乙烷和高级脂肪醇的缩合物,属于非离子型表面活性剂,易溶于水,具有较好的耐碱、耐热、耐金属盐等稳定性,具有较好的润湿性、再润湿性,并具有乳化、洗涤效果。在前处理中,为了促进处理浴中有效成分在织物内部的吸附,加快烧碱、H2O2等煮练剂向纤维内渗透,并据此来加快各成分间、各成分同纤维素间及各成分同非纤维素类杂质间的反应,以达到净化织物、提高织物白度和吸水性的目的。 第三节染色Outlast腈/棉混纺针织物的染色,采用阳离子染料对腈纶组分进行染色,活性染料对棉纤维进行染色。一、Outlast腈纶纤维染色对于腈纶纤维来说,温度是影响阳离子染料上染的关键参数,而Outlast空调纤维由于添加了微胶囊包裹的热敏相变材料,从染色角度来说,相当于添加了其它类型的杂质,纤维中形成比常规纤维更大的空隙或毛细孔,从而有利于染料的上染。另一方面,由于添加了杂质,必然会引起染座的减少,但这种影响在小于饱和值的条件下,不会导致染色性能的变化。因此,应该降低Outlast空调纤维的始染温度。随着染色温度的升高,当温度上升到玻璃化温度后,纤维中大分子链运动加快,纤维内的空隙突然增大增多,染料向纤维内的扩散速率突然增大,而且这个增速现象,随温度的升高而迅速加剧。这种扩散的突然增速现象必然造成上染速率的突变,造成染色不匀。为了解决染色不匀必须严格控制升温速率。最终染料平衡吸附量决定于纤维中第三单体的总量,其染料平衡吸附量有所下降[10]。Outlast空调纤维染色的工艺能够采用分段升温染色、恒温染色、控制升温染色等。一般在染色生产中采用分段升温的方法,开始升温的速度可快一些,当染色温度达到玻璃化温度时,应使升温速度减慢,而且温度越高,升温越慢,而且在每一次温度改变的转折点上保温染色一定时间,以提高匀染效果。恒温染色是经过测定染料上染的临界温度(85~90℃),将染浴温度控制在此温度进行。恒温染色使大部分染料上染纤维,然后升温到100控制升温染色是在染料上染较快的温度区域内控制升温速度,缓慢升温至100℃,续染一定时间完成染色。染色后的降温是否适当对保持Outlast纤维的手感和弹性影响很大,降温最好用逐步注入冷水的方式,在60℃以上每分钟幅度要小,60℃二、棉纤维染色棉纤维选用高反应性的B型活性染料进行染色,其染色性能稳定,固色率高,匀染性好,对染色工艺条件变化有相当强的适应性,有利于稳定染色质量。这种染料含有混合型双活性基团,在60～70℃的常温下即可进行染色,在碱性物质的作用下,能与纤维素形成共价键而固色。在染色过程中,按工艺要求能够加入合适的匀染剂,能够缓解纤维的上染速率,提高染料迁移性,以获得较好的匀染效果。三、染色助剂的选用在染色过程中,加入合适的助剂参与染色将有利于稳定染色质量,因此染色助剂的选用非常重要。(一)匀染剂以高分子界面活性剂为主要组分的匀染剂,具有优越的分散及匀染效果,同时还具有防止钙、镁等金属盐与染料发生二次凝聚,在布面上形成染料污点的功效。在染色时,加入分散匀染剂参与全过程的染色,将能有效缓解空调纤维和棉的上染速率,提高染料的迁移性和扩散性,减少两种纤维的上染率存在差异而造成的面料色花问题[12]。(二)柔软剂在染色或后处理过程中加入柔软剂对织物进行柔软处理,可使织物更加滑糯柔软。柔软剂的选用主要考虑织物要求的柔软效果、耐久性和可操作性。能够选用以高级脂肪酸衍生物和有机硅类复合物为主要组分的复合型柔软剂。为了降低柔软剂成本,可将其回收再利用。经过柔软处理的面料更加充分体现出针织物飘逸的风格和亲肤适体的优势[3]。四、染色工艺路线在设计染色工艺路线时,既要考虑染色技术的可行性和产品质量,又要兼顾操作简便和尽可能降低成本。为此,设计了二浴两步法染色工艺路线,一种是先染阳离子染料再染活性染料,另一种是先染活性染料再染阳离子染料,经过对比选择最优的染色工艺路线。五、染色需要注意的问题为了避免织物在染色过程中因承受重复拉伸和摩擦而造成的布面反丝,染前一定要反面缝合。如果需要拼色,必须选用性能一致的染料。防止因染料性能问题造成的色花、色差等质量问题,因为这类质量问题是无法修复的。柔软水洗的充分性非常重要,对织物的光泽和手感有很大的影响。为此,必须严格执行操作工艺要求[3]。六、后整理工艺设计 (一)拉幅定形工艺为了避免因高温定形而破坏产品的自动调节温度效果,选用降低温度、减慢车速、快速冷却的定形工艺,既保证了产品的功能效果,又避免了因高温定形造成的面料手感僵硬的外观风格质量问题[3]。(二)定形张力在染整各个工序的生产过程中必须尽量避免过大的拉伸张力,在定形整理时采取负张力定形,以保证织物的水洗尺寸变化率符合技术标准要求。第四节织物性能测试在Outlast腈/棉针织物的染整过程中,需要检测半成品和成品的质量,以满足加工和服用性能的要求,所要检测的参数有以下内容。一、织物毛效使用M215织物毛细效应试验仪,参照FZ/T01071-1999《纺织品毛细效应试验方法》标准进行测定。二、白度在PN-48B纺织品白度仪上测定,将织物折成四层(织物表面纹路方向尽可能一致,保持织物平整),测量一块织物的四个不同点,取平均值。三、顶破强力使用HD026N型强力测定仪,参照《GB/T19976-纺织品顶破强力的测定钢球法》标准进行测试。四、颜色特征(一)纺织品颜色特征值染色试样的颜色属性是经过L*、a*、b*与C*等颜色特征值表示的。其中L*是明度值,a*是红绿指数,b*是黄蓝指数,C*是鲜艳度(或称饱和度)。测定时L*值越大,织物,明度越高,反之,L*值越小,织物明度越低;若a*值为正,则织物偏红光,反之,若a*值为负,说明织物偏绿光;若b*值为正,则织物偏黄光,若b*值为负,说明织物偏蓝光;C*值大,则织物彩度高,含”白光”或”灰分”少,织物颜色鲜艳,若C*值小,则织物彩度低,含”白光”或”灰分”较多,织物颜色暗淡。(二)总色差纺织品检验中,标准样和染色试样的总色差可用如下公式计算:ΔE=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2其中,ΔL*=L*试样-L*标样为明度差,ΔL*>0表明染色试样较标准样颜色偏浅;Δa*=a*试样-a*标样为红绿差,Δa*>0表明染色试样较标准样偏红;Δb*=b*试样-b*标样为黄蓝差,Δb*>0表明染色试样较标准样偏黄;总色差ΔE是同时考虑了明暗、色调等因素的综合结果,ΔE值越大则颜色变化越大。有关资料[13]介绍当色差低于5时,肉眼基本上看不出颜色的差异,拼色效果已能够达到官能检测的要求。 本实验利用Color-Eye7000A测色仪对染色后纺织品进行颜色测量。将染色试样折叠4层,在10º视场和D65光源条件下,测定最大吸收波长λmax时的表观颜色深度K/S值,同时记录反射率Rmax和L*、a*、b*、C*等颜色特征值[13]。五、耐洗色牢度利用SW-12A耐洗色牢度试验仪,参照《GB/T3921.3-1997纺织品色牢度实验耐洗色牢度:试验3》标准进行测试。六、耐汗渍色牢度利用YG631M耐汗渍色牢度试验仪和Y902耐汗渍色牢度烘箱,参照《GB/T3922-1995纺织品耐汗渍色牢度试验方法》标准进行测试。七、耐摩擦色牢度利用M571B耐摩擦色牢度试验仪,参照《GB/T3920-1997纺织品色牢度实验耐摩擦色牢度》标准进行测试。八、纤维调温性能利用YG741C缩水率烘箱和WMY-01数字测温仪测定织物从33℃降温至23℃所需要的时间。九、织物沾色变色评定标准评定沾色用灰色样卡GB251-1995ISO105/A03-1993,评定变色用灰色样卡GB250-1995ISO105/A02-1993。第三章前处理实验第一节前处理实验材料和仪器一、实验材料混纺织物:Outlast腈纶/棉针织物(腈纶/棉比例为50/50)。化学药品:碳酸钠、氢氧化钠、清棉师Scolae100T、双氧水、硅酸钠、渗透剂JFC。二、实验仪器和设备如表3-1所示:表3-1前处理实验所用主要仪器和设备名称型号产地电子天平FA2204B上海精密科学仪器有限公司白度测定仪PN-48B杭州品享科技有限公司织物毛细效应仪M215青岛山纺仪器有限公司电子织物强力仪HD026南通宏大实验仪器有限公司恒温水浴锅HH-S4郑州凯鹏实验仪器有限公司第二节前处理工艺选择一、正交试验设计方案为了确定氢氧化钠、碳酸钠、清棉师Scolae100T分别作为煮练碱剂的最佳前处理工艺条件,根据实际生产中的主要影响因素:煮练碱剂(氢氧化钠、碳酸钠、清棉师Scolae100T),双氧水,硅酸钠作为实验因素,且各因素取3个水平,选用L9(34)正交表进行正交试验设计,正交试验设计因素、水平方案分别如下表所示:(一)以碳酸钠做煮练剂实验方案以碳酸钠做煮练剂,设计的因素、水平方案如表3-2示表3-2碳酸钠做煮练剂的因素、水平方案水平因素ABC碳酸钠/(g/L)双氧水/(g/L)硅酸钠/(g/L)11.02.00.521.53.01.032.04.02.0(二)以氢氧化钠做煮练剂实验方案以氢氧化钠做煮练剂,设计的因素、水平方案如表3-3示表3-3氢氧化钠做煮练剂的因素、水平方案水平因素EFG氢氧化钠/(g/L)双氧水/(g/L)硅酸钠/(g/L)10.252.00.520.503.01.030.754.02.0(三)以清棉师做煮练剂实验方案以清棉师做煮练剂,设计的因素、水平方案如表3-4示表3-4清棉师做煮练剂的因素、水平方案水平因素HIJ清棉师/(g/L)双氧水/(g/L)硅酸钠/(g/L)12.02.00.023.03.00.534.04.01.0正交试验均以浴比1:20,织物10g,渗透剂JFC2g/L配置,前处理溶液置于染杯中,放入恒温水浴锅中加热至95℃,保温60min,将针织物放入染杯中进行煮漂处理。二、正交试验结果分析(一)以碳酸钠做煮练剂的实验结果以碳酸钠做煮练剂的实验结果和数据分析如表3-5、表3-6所示。根据表3-5、表3-6的实验结果可知因素主次顺序为:失重率B1C2A1、白度B3A1C1、毛效C3B3A2(A3)、强力C1B2A1,综合分析指标B3C1A1或B3C2A1,由极差和方差分析结果知,A、B、C三个因素的F值均达到显著Fa临界值4.46的水平,因此A、B、C三个因素对织物均有较大影响。则进一步采用统计学原理综合考虑各因素的影响,采用碳酸钠1.0g/L、双氧水4.0g/L、硅酸钠0.5g/L或碳酸钠1.0g/L、双氧水4.0g/L、硅酸钠1.0g/L的工艺作为最佳工艺。表3-5正交实验分析结果因素ABC失重率/%白度值/%毛效/cm强力/N11.02.00.53.6979644021.03.01.03.628010.543331.04.02.03.9581.17513412.541.52.01.04.027811.541051.53.02.04.5779.41142161.54.00.53.8880.3758440.872.02.02.04.4877.2511.5427.282.03.00.54.0579.3757436.792.04.01.04.4880.712421.5平均值4.08279.47510.056426.967表3-6极差与方差分析指标极差分析方差分析项目ABC因素偏差平方和自由度F比F临界值失重率/%均值K13.7534.0634.247A0.53522.1754.46均值K24.1574.083.993B0.00220.0084.46均值K34.3374.1034.007C0.32521.3214.46极差0.5840.040.254误差0.988白度值/%均值K180.05878.08379.583A1.56520.4874.46均值K279.25879.59279.567B10.72523.3414.46均值K379.10880.7579.275C0.1820.0564.46极差0.952.6670.308误差12.848毛效/cm均值K19.8339.6677A0.22220.0194.46均值K210.1679.511.333B4.05620.344.46均值K310.1671111.833C42.38923.5534.46极差0.3341.54.833误差47.728强力/N均值K1428.5425.733439.167A41.40720.1574.46均值K2423.933430.233421.5B48.9820.1864.46均值K3428.467424.933420.233C672.18722.5484.46极差4.5675.318.934误差1055.068注:以上计算结果遵循以下原则:a取0.10,Fa临界值为3.11时较显著,4.46时显著,8.65时高度显著。(二)以氢氧化钠做煮练剂的实验结果以氢氧化钠做煮练剂的实验结果和数据分析如表3-7、表3-8所示。根据表3-7、表3-8的实验结果可知因素主次顺序为:失重率E2F1D3、白度E3D1F2、毛效F3D3E3、强力E1F3D2,综合分析指标E3F3D3,由极差和方差分析结果知,D、E、F三个因素的F值均达到显著Fa临界值4.46的水平,因此D、E、F三个因素对织物均有较大影响。则进一步采用统计学原理综合考虑各因素的影响,采用氢氧化钠0.75g/L、双氧水4.0g/L、硅酸钠2.0g/L的工艺作为最佳工艺。表3-7正交实验分析结果因素DEF失重率/%白度值/%毛效/cm强力/N10.252.00.54.8277.655419.520.253.01.04.879.4254418.7530.254.02.04.8181.22510.5413.540.502.01.04.7177.7757420.750.503.02.04.978.82513426.560.504.00.54.5280.97439.770.752.02.04.5573.82514455.380.753.00.5478.7542990.754.01.04.480.19.5387平均值4.61278.7148.333423.328表3-8极差与方差分析指标极差分析方差分析项目DEF因素偏差平方和自由度F比F临界值失重率/%均值K14.814.6934.447D0.40822.5384.46均值K24.714.5674.637E0.0320.1874.46均值K34.3174.5774.753F0.14420.8964.46极差0.4930.1260.306误差0.646白度值/%均值K179.43376.41779.083D6.2920.6384.46均值K279.16778.98379.1E28.38522.8794.46均值K377.54280.74277.958F2.56920.2614.46极差1.8914.3251.142误差39.446毛效/cm均值K16.58.6675.667D15.520.5934.46均值K297.3336.833E4.66720.1794.46均值K39.5912.5F80.16723.0694.46极差31.6676.833误差104.56强力/N均值K1417.25431.833429.4D206.78720.2964.46均值K2428.967424.75408.817E518.78420.7434.46均值K3423.767413.4431.767F955.97721.374.46极差11.71718.43322.95误差2791.326注:以上计算结果遵循以下原则:a取0.10,Fa临界值为3.11时较显著,4.46时显著,8.65时高度显著。(三)以清棉师Scolae100T做煮练剂的实验结果以清棉师Scolae100T做煮练剂的实验结果和数据分析如表3-9、表3-10所示。根据表3-9、表3-10的实验结果可知因素主次顺序为:失重率H3G2I1、白度H3G1I1、毛效G3H3I1、强力H1G1I2,综合分析指标H3G2I1或H3G3I1由极差和方差分析结果知,G、H、I三个因素的F值均达到显著Fa临界值4.46的水平,因此G、H、I三个因素对织物均有较大影响。则进一步采用统计学原理综合考虑各因素的影响,采用清棉师Scolae100T3.0g/L、双氧水4.0g/L、硅酸钠0.5g/L或清棉师Scolae100T4.0g/L、双氧水表3-9正交实验分析结果因素GHI失重率/%白度值/%毛效/cm强力/N12.02.004.2279.0514.5438.722.03.00.54.9580.27515418.232.04.01.04.5781.516.5420.62543.02.00.54.678.12517424.553.03.01.04.4880.1516.5397.563.04.004.4981.119389.574.02.01.05.17719.5428.384.03.004.7479.3519.5378.394.04.00.54.7580.72518.5421.2平均值4.65679.69717.333412.981表3-10极差与方差分析指标极差分析方差分析项目GHI因素偏差平方和自由度F比F临界值失重率/%均值K14.584.644.483G0.19921.4244.46均值K24.5234.7234.767H0.02320.1654.46均值K34.8634.6034.717I0.13720.984.46极差0.340.120.284误差0.566白度值/%均值K180.27578.05879.833G2.38420.5584.46均值K279.79279.92579.708H14.18723.3194.46均值K379.02581.10879.55I0.12120.0284.46极差1.253.050.283误差17.16毛效/cm均值K115.3331717.667G22.16723.1114.46均值K217.51716.833H220.2814.46均值K319.1671817.5I1.16720.1644.46极差3.83410.834误差28.56强力/N均值K1425.842430.5402.167G788.61820.9934.46均值K2403.833398421.3H1613.38222.0324.46均值K3409.267410.442415.475I577.12720.7274.46极差22.00932.519.133误差3175.846注:以上计算结果遵循以下原则:a取0.10,Fa临界值为3.11时较显著,4.46时显著,8.65时高度显著。三、确定的工艺方案验证试验确定的前处理工艺及其实验结果分别如表3-11、表3-12所示。表3-11确定的试验工艺方案试验方案12345氢氧化钠/(g/L)000.7500碳酸钠/(g/L)1.01.0000清棉师/(g/L)0003.04.0双氧水/(g/L)4.04.04.04.04.0硅酸钠/(g/L)0.51.02.00.50.5试验以浴比1:20,织物10g,渗透剂JFC2g/L配置,前处理溶液置于染杯中,放入恒温水浴锅中加热至95℃保温60min,将针织物放入染杯中进行煮漂处理。表3-12确定的试验工艺方案实验结果试验方案12345失重率/%4.634.855.455.275.41白度值/%79.31779.8577.48880.57580.138毛效/cm10.513.2510.016.2518.5强力/N441.083447.917415.417417.000419.167四、实验结果分析及确定最佳工艺经过多次实验,综合比较氢氧化钠、碳酸钠、清棉师Scolae100T各煮练剂处理织物后的实验结果,能够看出:经氢氧化钠处理的织物重量损失较大,白度一般,毛效一般,强力损失较大;经碳酸钠处理的织物重量损失最小,白度较好,毛效较好,强力损失最小;经清棉师Scolae100T处理的织物,重量损失较大,白度最好,毛效最好,强力损失较大。因此能够说明碳酸钠和清棉师Scolae100T两种煮练剂对织物的精练效果均较好。但碳酸钠和清棉师Scolae100T做前处理煮练剂所产生的的经济效益有所不同。则最佳前处理工艺如下表3-13所示:表3-13最佳前处理工艺方案最佳前处理工艺1最佳前处理工艺2最佳前处理工艺3试剂用量试剂用量试剂用量碳酸钠/(g/L)1.0清棉师/(g/L)3.0清棉师/(g/L)4.0双氧水/(g/L)4.0双氧水/(g/L)4.0双氧水/(g/L)4.0硅酸钠/(g/L)1.0硅酸钠/(g/L)0.5硅酸钠/(g/L)0.5JFC/(g/L2.0JFC/(g/L2.0JFC/(g/L2.0保温温度/℃95保温温度/℃95保温温度/℃95时间/min60时间/min60时间/min60浴比1:20浴比1:20浴比1:20织物/g10.0织物/g10.0织物/g10.0五、实验结论本试验选定最佳前处理工艺1处理织物,已备染色之用,则前处理工艺方案如下表3-14,工艺曲线如下图1所示:表3-14前处理工艺方案处方用量碳酸钠/(g/L)1.0双氧水/(g/L)4.0硅酸钠/(g/L)1.0JFC/(g/L2.0保温温度/℃95时间/min60浴比1:20织物/g10.0室温室温过氧化氢碳酸钠硅酸钠渗透剂JFC1.5℃/min60min60后处理95图3-1腈棉混纺织物前处理工艺曲线图第四章染色实验第一节实验材料及仪器一、实验材料织物:经前处理的Outlast腈纶/棉针织物。染料:阳离子红6B、阳离子黄2RL、阳离子蓝BL、活性红B-2BF、活性黄B-4RFN、活性深蓝B-2GLN。化学纯试剂:氯化钠(化学纯)、元明粉、冰醋酸、醋酸钠、渗透剂JFC、匀染剂1227、皂粉(工业品)。二、实验仪器和设备详见表4-1所示:表4-1染色实验所用主要仪器和设备名称型号产地电子天平FA2204B上海精密科学仪器有限公司耐洗色牢度试验仪SW-12A温州方圆仪器有限公司耐汗渍色牢度试验仪YG631M温州方圆仪器有限公司耐汗渍色牢度烘箱Y902温州方圆仪器有限公司耐摩擦色牢度试验仪M571B青岛山纺仪器有限公司甘油高温型染色机RJ-9512上海测色仪X-riteColor-Eye7000A沈阳彩普科技有限公司第二节Outlast腈/棉针织物染色工艺选择Outlast腈/棉针织物一般见阳离子染料和活性染料进行二浴二步法染色,可先染阳离子染料后染活性染料,也能够先染活性染料后染阳离子染料,然而因阳离子染料上染Outlast腈纶型纤维、活性染料上染棉纤维的先后顺序不同,可能会导致织物染色效果不同,因此下面比较两种染色工艺方案来确定最优方案。一、染色工艺处方(一)阳离子染料染色工艺处方阳离子染料 1.0%(owf)匀染剂1227 0.25g/L醋酸钠 0.5g/L元明粉 0.5g/L冰醋酸 0.5ml/L浴比 1:20(二)活性染料染色工艺处方活性染料 1.0%(owf)元明粉 20g/L碳酸钠 10g/L浴比 1:20二、染色工艺曲线(一)阳离子染料染色工艺曲线阳离子染料染色工艺曲线如图4-2所示。50501002.0℃40minn入染1.0℃15minn85n阳离子染料匀染剂1227元明粉冰醋酸醋酸钠后处理3图4-2阳离子染料染色工艺曲线图(二)活性染料染色工艺曲线活性染料染色工艺曲线如图4-3所示室温室温活性染料元明粉碳酸钠1.5℃/min30min3图4-3活性染料染色工艺曲线图入染60后处理(三)皂煮液处方皂粉 3.0g/L皂煮温度 95℃皂煮时间 3min浴比 1:20三、染色工艺操作及说明(一)染色工艺操作在染杯内加入一定量的蒸馏水,按阳离子染料染色工艺处方(活性染料染色工艺处方)依次加入染化料和助剂(注意:每加入一种助剂都要对处理浴进行充分搅拌),然后放入织物,按染色工艺曲线控制升温速率,将前处理溶液从室温加热到规定温度,再恒温至规定的处理时间,然后织物经热水洗、温水洗、冷水洗;接下来将洗净的织物挤干后,按活性染料染色工艺处方(阳离子染料染色工艺处方)配好的染浴进行染色;染毕,取出织物进行热水洗、皂煮、热水洗、温水洗、冷水洗等操作;最后,将已充分洗涤织物熨干烫平,待测量染色织物的颜色属性。(二)染色工艺说明1染色阶段,投染时,升温速率不能过快,否则易造成色花;保温处理时要求温度稳定,上下波动在2℃2织物被阳离子染料染色后的降温是否适当,对保持腈纶基空调纤维的手感和弹性影响很大,降温最好用逐步注入冷水的方式,在60℃以上每分钟幅度要小些,60为了降低测色误差,经熨干烫平的试样要待布面温度冷却到常温,织物有一定吸潮,至少待织物含湿量与外界平衡后再进行纺织品测色,尽量避免因热致色变而导致的颜色测量误差[14]。四、染色效果比较分析为了初步比较混纺针织物先染阳离子染料后染活性染料染色工艺和先染活性染料后染阳离子染料染色工艺的染色效果,本试验利用相关仪器对染色织物性能进行了一系列测量,结果如表4-2所示:表4-2染色织物性能测量值染料工艺方式λmax/nmK/S值L*a*b*C*皂洗牢度/级摩擦牢度/级腈沾棉沾干湿阳离子红6B活性红B-2BF先染阳离子后活性染料5505.26147.63257.413-11.18858.49244-54-53-4先染活性后阳离子染料5504.99447.00654.559-11.44655.74744-54-53-4阳离子黄2RL活性黄B-4RFN先染阳离子后活性染料4409.84375.60221.66379.33482.2394-54-54-54先染活性后阳离子染料44011.69575.04322.34981.85284.8484-54-54-54阳离子蓝BL活性深蓝B-2GLN先染阳离子后活性染料61016.28928.584.487-30.37230.7024443-4先染活性后阳离子染料61018.15426.8706.297-31.26031.8884443-4由表4-2的各组阳离子染料和活性染料经两种工艺染得的织物性能测量值可做以下分析:1染色织物的最大吸收波长λmax:同一组染料经两种工艺染得的织物最大吸收波长λmax没有发生变化,这表明同一组染料经实验中两种工艺染色后色相(又称色调)没有变化。2染色织物的表观颜色深度K/S值与颜色饱和度C*值对红色染料来说,先染阳离子染料后染活性染料染色工艺,纺织品表观颜色深度K/S值、颜色饱和度C*值均略大对黄色、蓝色染料来说,先染活性染料后染阳离子染料染色工艺,纺织品表观颜色深度K/S值、颜色饱和度C*值均较大。3牢度指标:两种工艺过程染色其各项牢度基本相同,均在3-4以上。五、实验结论综合比较经两种工艺染色后试样的表观颜色深度K/S值的变化,颜色饱和度C*值及各项牢度值的大小。除红色染料先染阳离子染料后染活性染料染色工艺,纺织品表观颜色深度K/S值,颜色饱和度C*值均略大外,对黄色、蓝色染料,先染活性染料后染阳离子染料染色工艺,纺织品表观颜色深度K/S值、颜色饱和度C*值均较大。当用相同染料量处理织物时,先染活性染料后染阳离子染料染色工艺可取得较高的经济效益,因此Outlast腈/棉针织物采用此染色工艺为最优。第三节Outlast腈/棉针织物两浴两步法染色最佳工艺验证Outlast腈/棉针织物本实验采用先染活性染料后染阳离子染料二浴二步法染色工艺,工艺处方及工艺曲线分别如下所示一、Outlast腈/棉针织物二浴二步法染色工艺方案(一)第一步活性染料一浴法染色工艺方案活性染料染色工艺处方:活性染料 1.0%(owf)元明粉 20g/L碳酸钠 10g/L浴比 1:20活性染料染色工艺曲线如图4-4示。室温室温活性染料元明粉碳酸钠1.5℃/min30min3图4-4活性染料一浴法染色工艺曲线图入染60后处理皂煮液处方:皂粉 3.0g/L皂煮温度 95℃皂煮时间 3min浴比 1:20(二)第二步阳离子染料一浴法染色工艺方案阳离子染料染色工艺处方:阳离子染料 1.0%(owf)匀染剂1227 0.25g/L醋酸钠 0.5g/L元明粉 0.5g/L冰醋酸 0.5ml/L浴比 1:20阳离子染料染色工艺曲线如图4-5所示。50501002.0℃40minn入染1.0℃15minn85n阳离子染料匀染剂1227元明粉冰醋酸醋酸钠后处理3图4-5阳离子染料一浴法染色工艺曲线图皂煮液处方:皂粉 3.0g/L皂煮温度 95℃皂煮时间 3min浴比 1:20二、