染色前将散纤维装入染笼,压实后将染笼吊入主缸中,直接启动循环主泵,染液 在主泵作用下,从染笼的多孔芯轴喷出,通过纤维层,再回到循环主泵,不断由内向外循环进 行染色。染色温度和时间由操作工加以控制,染色结束后,放掉残液,加多道清水进行洗涤或 皂洗去除纤维上的浮色。然后吊出染笼取出纤维后脱水烘干。 国产常温常压散纤维染色机 1-翻盖;2-直接加热阀;3-间接加热阀;4-冷却水排出;5-主泵;6-排水阀;7-料 泵;8-进水阀;9-化料排污;10-辅缸;11-液位器;12-主缸。 敞口式染缸设备简单,但对操作员工的技术水平和熟练度的要求较高,且现场管理难度大。为 提高生产效率,降低染色操作的劳动强度,多家国内染色机生产厂家推出了半自动型散纤维染 色机,即在敞口式染缸基础上增加了缸盖、辅缸和染色机控制系统,其结构如图 1 所示。通过 应用半自动染色机控制电脑,可手动输入、修改和存储多个染色工艺程序数据,当选择“自动” 状态时,染色机会根据指定的工艺程序,依次运行指令,便于操作和管理,可有效提高染色产 品的合格率。常温常压型散纤维染色机只适用于处理温度低于 98℃的纤维原料,如棉、粘胶 类、毛类纤维,如需对涤纶等化纤散纤维进行染色处理,则需应用高温高压型散纤维染色机。 2 散纤维染色工艺 生产车间按计划安排,将投染的棉花或棉网均匀装入染笼,吊入散纤维染色机中,通过漂白或 染色处理,将原棉加工为所需的漂白棉或色棉,具体生产流程如图 2 所示,工序依次为:配棉 → 装缸 → 入染 → 脱水 → 烘干 → 打包。 1)配棉 根据棉花成熟度、色泽、轧工质量,棉花品级分为 7 个级,即 1 ~7 级,3 级为品级标准 级。用于散棉染色的棉花品级最好优于 3 级。散纤维染色应选择马克隆值(成熟度和细度)适 中的棉花,其纤维成熟度较高,天然扭曲多,有助于纤维间相互抱合,故强度、弹性好,染色 均匀,相对成纱质量好。马克隆值过低的棉纤维成熟度差,易产生有害疵点,染色性差。配棉 时应避免使用马克隆值差异大的混合棉批,否则染色时易色花 2)染整用水 漂白、染色和皂洗时必须使用软水。漂白时硬水会起到催化作用,使棉纤维脆损,索丝增多。 染色、皂洗中使用硬水会有不溶性铁、钙、镁盐的生成而沉积在纤维上,形成斑渍或白粉。如 工厂无软水系统,在加工过程中添加软水剂(如六偏磷酸钠、螯合分散剂)可有效降低水硬 度。 3)精练前处理 散棉中存在较多油脂蜡质,果胶等杂质,纤维较黄、渗透性差,不宜用于染色。为了使棉花有 较好的吸水性,以利于染色中染料的吸附、扩散,又尽可能不影响纤维可纺性,可在高温碱性 条件下使用精练剂进行处理,工艺如图 3 所示。精炼后棉花表面较为洁净,且在后续加工中, 染液能迅速均匀地渗入纤维内部,提高了染色质量,且染色深度和湿摩擦色牢度有所提高。 4)漂白处理 散棉纤维经精练后,部分杂质被去除,吸水性得到提高,可直接用于染色。但对于白度要求高 和鲜艳品种来说,白度还不够,还需进行氧漂加工。生产操作中,应先加入碱剂和双氧水稳定 剂,循环一段时间再加入双氧水,防止局部碱浓度过大,使部分双氧水分解过快,易产生白度 不匀,工艺如图 4 所示。氧漂后需用醋酸洗,如水洗不净,残留的稀酸就会使纤维脆损。此 外,为防止残留双氧水对后续染色的影响,可在后道水洗时添加少量去氧酶。 棉花散纤维漂白前处理工艺 5)增白处理 对于要求特别洁白的散棉品种,可用牢度较好的荧光增白剂进行增白。但增白处理无法取代漂 白,如纤维漂白处理效果不好,单靠增白剂是不能获得最佳白度。此外,增白时应注意要使用 软水,且荧光增白剂的用量不应过高,否则反而会使棉花略呈黄色。 2.2 染色 活性染料在棉散纤维浸渍染色中应用广泛,其色谱齐全,色泽鲜艳,价格低廉,匀染性好,且 操作应用较方便。散纤维染色过程中,棉纤维在染缸内静止不动,染液凭借主泵的输送,不断 从染缸内层向外层在纤维间穿透循环,使染料均匀上染。循环一段时间后,在近中性的染液中 分次添加元明粉使染料尽可能均匀地附着在棉纤维上;当染料附着纤维接近平衡时,分次加入 碱剂逐渐提高染液 pH 值,加快染料和纤维的固色反应,从而使染料键合固着在纤维上,达到 着色的目的。 2.3 后处理 染色后大量浮色沾附于棉纤维表面,需经皂煮、水洗以去除浮色,还需固色过软处理以改善纤 维色牢度、手感和可纺性。 1)皂洗 通过充分水洗、皂洗剂沸煮可高效洗除纤维表面残留的大量水解及未反应的染料。皂洗时应加 入少量螯合分散剂,既可净化水质,又能防止皂液中的浮色对纤维的二次沾污,从而改善染色 牢度。深色色棉宜采用中性皂洗剂进行一次皂煮,最初的水洗和皂洗对提高牢度很明显,但随 皂洗水洗次数增加,已上染的染料会被破坏并发生断键现象,对牢度改善效果将减弱。皂洗后 需用醋酸中和。 2)固色上油 色泽较深的色棉系列,如深大红、深绿、深黑、深翠蓝等,浮色染料对纤维的直接性很高,很 难完全从纤维上洗除,因此这些色棉耐洗牢度不够理想,需借助固色剂来加以改善。固色剂多 为高分子螯合物,能在纤维表面形成保护膜;或使染料、纤维紧密牢固联系,防止染料从纤维 上脱落而提高染色牢度。 此外,经前处理和染色后,纤维表面的蜡质和脂类物质被破坏,手感变硬,易造成纺纱过程中 棉结和断头多。因此,还需使用柔软剂(软片或硅油)、抗静电剂小浴比上油浸渍处理,以显 著改善纤维的手感,提高色棉可纺性。 2.4 脱水、烘干和打包 1)脱水 脱水是利用高速运转的离心脱水机械,将染色或湿整理后的棉散纤维中的大部分水分(自由水 分)甩离纤维表面的过程,便于下道工序的加工,以及提高烘棉效率,节约电、蒸汽等能源。 散纤维脱水包括两种形式:一种是散纤维人工装入,属笨重的体力操作,急待改革;另一种是 以饼状形式吊入,如图 7 所示,这种脱水方式极大降低了劳动强度,并可避免散纤维的流失, 属今后散纤维脱水机的发展趋势。离心脱水机主要由转笼、中心轴、外壳、立柱等组成。加工 时将散纤维均匀地放置在转笼中,当转笼高速旋转时产生离心力,使转笼内的纤维压向笼壁, 纤维中的水分从笼壁的孔眼中甩出。转笼的脱水效率与转速和直径有关。脱水所需时间,视中 心轴的速度、转笼直径及纤维饼的密度而定。这类脱水机操作简单,生产效率高,正常脱水后 纤维含水率为 30~35%左右,其缺点在于不能连续脱水,设备利用率受一定限制。 2)烘棉打包 色棉纤维经脱水后,仍会有较多的残余水分,需采用热汽在湿纤维表面强制流动而使水分蒸发 以达到预定的含湿率。散纤维烘棉设备多为圆网或平网热风干燥型烘干机,其中圆网型烘干机 以其较高的烘棉效率而被广泛使用。圆网烘干机采用内吸式圆网滚筒,每个圆网滚筒内的部分 热空气在排汽风机的作用下,向前一个圆网滚筒流动,随着湿度逐渐增大,最后被排出机外。 此种设计的目的是充分利用热能,提高烘干效率,通过调整烘机温度和车速,可控制色棉纤维 回潮率处于 6%~10%。烘棉时,湿棉应充分撕碎、铺平喂入烘干机,以保证干湿均匀。色 棉烘干后,需使用液压打包机将松散的纤维压缩并捆扎成一定密度和规格的包装物。打包是色 棉加工中不可缺少的最后一道工序。通过打包,可将各种颜色的棉纤维分类压缩到规定的密度 〔约在 450kg/m3 左右),并加以捆扎、包装和刷唛头,使之成件,以提高贮存或运输的容 积效率。 美国:发明更有效的棉花染色法 字号:小 中 大 2001-08-30 北卡罗来纳州立大学的一位纺织科学家正在研制一种更加有效的棉花染色法。这项称 作阳离子纤维变性的新工艺的关键是用一种化学药品处理棉花,让棉花带上正电荷,吸引 带有负电荷的染料。 北卡罗来纳州立大学纺织工程、化学和科学副教授彼得· 豪泽博士说:『这项新工艺能 极大地提高效率,并使通常所需的棉花染色时间缩短一半左右。这项工艺的能源消耗量是 传统方法的1/3,水的消耗量仅为传统方法的20%,而且不使用盐。』 在阳离子纤维变性过程中,先用一种名为 N-(3-氯-2-羟基丙基)三甲铵氯的化学药 品处理棉花,然后再染色。这种化学药品使棉花带上永久的正电荷,从而强烈吸引带有负 电荷的染料。所有棉花染料都带有负电荷。 豪泽说,电荷相吸的结果是,只需要较少的染料,织物颜色看起来也更加鲜亮。棉花 纤维的质地没有明显改变。这项工艺的另一个优点是,可以用标准的染色机和整理机,这 样制造商就不必更换设备。 豪泽目前正集中研究如何更进一步简化这项工艺。目前的一个缺点是,要把织物从生 产线上撤下来才能进行化学药品的处理。随后,还需要一段时间让织物和化学药品起反 应。这个额外的步骤,极大地增加了染色和整理过程的时间。最好是能连续完成这一过 程。豪泽正致力于解决上述问题,但是最大的障碍或许是说服纺织行业采纳这项新工艺。 棉花散纤维染色 2007 年 11 月 26 日 纺织导报 棉花散纤维染色能使棉纱获得特殊效果,提高附加值。文章介绍了棉花散纤维的染色设备 及工艺流程,以及提高染色质量的有效途径和相应措施。 全棉针织服装,以其良好的吸湿性,透气性和穿着舒适性,日益受到消费者的青睐。根据 产品风格、生产成本和市场的需要,全棉针织品可在其生产的各个环节进行染色,如散纤维、 棉条、纱线、织物、成衣染色等。为使棉纱获得某种效果,如较丰富的色彩层次,朦胧的感 觉,或为减少纱线的色差,可采用散纤维染色方式。染后不同色泽的棉花按特定比例混合纺 纱、织布,便可获得绚丽多彩、风格独特的混色纱,大大增加了纱线的附加值。 20 世纪 90 年代初,浙江余姚久丰染色厂首先提出了棉花散纤维加工技术,最早对散棉进行先 漂后染处理,同时与宁波百隆集团有限公司、原宁海棉纺织厂密切合作,共同研发,大力推动 了该技术的实施,获得了巨大的成功,带动了整个色纺纱行业的飞速发展。在 2005 年中国国 际专利技术大会上,久丰染色厂与宁波海德针织漂染有限公司的专利“棉花散纤维加工方法”获 得了金奖。 国产散纤维染色机主要为敞口式染缸,外观与筒子纱染色机相似,由主缸、染笼、主泵等 组成,无缸盖和辅缸,这类染缸具有价格低廉、操作简便、结构紧凑、占地面积小(仅向空间 发展)等特点。染色前将散纤维装入染笼,压实后将染笼吊入主缸中,直接启动循环主泵,染 液在主泵作用下,从染笼的多孔芯轴喷出,通过纤维层,再回到循环主泵,不断由内向外循环 进行染色。染色温度和时间由操作工加以控制,染色结束后,放掉残液,加多道清水进行洗涤 或皂洗去除纤维上的浮色。然后吊出染笼取出纤维后脱水烘干。 图 1 国产常温常压散纤维染色机 1-翻盖;2-直接加热阀;3-间接加热阀;4-冷却水排出;5-主泵;6-排水阀;7-料泵;8-进水 阀; 9-化料排污;10-辅缸;11-液位器;12-主缸。 敞口式染缸设备简单,但对操作员工的技术水平和熟练度的要求较高,且现场管理难度大。为 提高生产效率,降低染色操作的劳动强度,多家国内染色机生产厂家推出了半自动型散纤维染 色机,即在敞口式染缸基础上增加了缸盖、辅缸和染色机控制系统,其结构如图 1 所示。通过 应用半自动染色机控制电脑,可手动输入、修改和存储多个染色工艺程序数据,当选择“自 动”状态时,染色机会根据指定的工艺程序,依次运行指令,便于操作和管理,可有效提高染 色产品的合格率。常温常压型散纤维染色机只适用于处理温度低于 98 ℃的纤维原料,如棉、 粘胶类、毛类纤维,如需对涤纶等化纤散纤维进行染色处理,则需应用高温高压型散纤维染色 机。 2 散纤维染色工艺 生产车间按计划安排,将投染的棉花或棉网均匀装入染笼,吊入散纤维染色机中,通过漂 白或染色处理,将原棉加工为所需的漂白棉或色棉,具体生产流程如图 2 所示,工序依次为: 配棉 → 装缸 → 入染 → 脱水 → 烘干 → 打包。 图 2 散纤维染色生产流程示意图 2.1 前处理 1)配棉 根据棉花成熟度、色泽、轧工质量,棉花品级分为 7 个级,即 1 ~ 7 级,3 级为品级标准级。 用于散棉染色的棉花品级最好优于 3 级。散纤维染色应选择马克隆值(成熟度和细度)适中的 棉花,其纤维成熟度较高,天然扭曲多,有助于纤维间相互抱合,故强度、弹性好,染色均 匀,相对成纱质量好。马克隆值过低的棉纤维成熟度差,易产生有害疵点,染色性差。配棉时 应避免使用马克隆值差异大的混合棉批,否则染色时易色花。 2)染整用水 漂白、染色和皂洗时必须使用软水。漂白时硬水会起到催化作用,使棉纤维脆损,索丝增多。 染色、皂洗中使用硬水会有不溶性铁、钙、镁盐的生成而沉积在纤维上,形成斑渍或白粉。如 工厂无软水系统,在加工过程中添加软水剂(如六偏磷酸钠、螯合分散剂)可有效降低水硬 度。 图 3 棉花散纤维精炼前处理工艺 3)精练前处理 散棉中存在较多油脂蜡质,果胶等杂质,纤维较黄、渗透性差,不宜用于染色。为了使棉花有 较好的吸水性,以利于染色中染料的吸附、扩散,又尽可能不影响纤维可纺性,可在高温碱性 条件下使用精练剂进行处理,工艺如图 3 所示。精炼后棉花表面较为洁净,且在后续加工中, 染液能迅速均匀地渗入纤维内部,提高了染色质量,且染色深度和湿摩擦色牢度有所提 高。 4)漂白处理 散棉纤维经精练后,部分杂质被去除,吸水性得到提高,可直接用于染色。但对于白度要求高 和鲜艳品种来说,白度还不够,还需进行氧漂加工。生产操作中,应先加入碱剂和双氧水稳定 剂,循环一段时间再加入双氧水,防止局部碱浓度过大,使部分双氧水分解过快,易产生白度 不匀,工艺如图 4 所示。氧漂后需用醋酸洗,如水洗不净,残留的稀酸就会使纤维脆损。此 外,为防止残留双氧水对后续染色的影响,可在后道水洗时添加少量去氧酶。 图 4 棉花散纤维漂白前处理工艺 5)增白处理 对于要求特别洁白的散棉品种,可用牢度较好的荧光增白剂进行增白。但增白处理无法取 代漂白,如纤维漂白处理效果不好,单靠增白剂是不能获得最佳白度。此外,增白时应注意要 使用软水,且荧光增白剂的用量不应过高,否则反而会使棉花略呈黄色。 2.2 染色 活性染料在棉散纤维浸渍染色中应用广泛,其色谱齐全,色泽鲜艳,价格低廉,匀染性 好,且操作应用较方便。散纤维染色过程中,棉纤维在染缸内静止不动,染液凭借主泵的输 送,不断从染缸内层向外层在纤维间穿透循环,使染料均匀上染。循环一段时间后,在近中性 的染液中分次添加元明粉使染料尽可能均匀地附着在棉纤维上;当染料附着纤维接近平衡时, 分次加入碱剂逐渐提高染液 pH 值,加快染料和纤维的固色反应,从而使染料键合固着在纤维 上,达到着色的目的,工艺如图 5 所示。 图 5 棉花散纤维活性染料染色工艺 2.3 后处理 染色后大量浮色沾附于棉纤维表面,需经皂煮、水洗以去除浮色,还需固色过软处理以改善纤 维色牢度、手感和可纺性。 1)皂洗 通过充分水洗、皂洗剂沸煮可高效洗除纤维表面残留的大量水解及未反应的染料。皂洗时应加 入少量螯合分散剂,既可净化水质,又能防止皂液中的浮色对纤维的二次沾污,从而改善染色 牢度。深色色棉宜采用中性皂洗剂进行一次皂煮,最初的水洗和皂洗对提高牢度很明显,但随 皂洗水洗次数增加,已上染的染料会被破坏并发生断键现象,对牢度改善效果将减弱。皂洗后 需用醋酸中和,工艺如图 6 所示。 图 6 色棉散纤维皂洗工艺 2)固色上油 色泽较深的色棉系列,如深大红、深绿、深黑、深翠蓝等,浮色染料对纤维的直接性很高,很 难完全从纤维上洗除,因此这些色棉耐洗牢度不够理想,需借助固色剂来加以改善。固色剂多 为高分子螯合物,能在纤维表面形成保护膜;或使染料、纤维紧密牢固联系,防止染料从纤维 上脱落而提高染色牢度。 此外,经前处理和染色后,纤维表面的蜡质和脂类物质被破坏,手感变硬,易造成纺纱过程中 棉结和断头多。因此,还需使用柔软剂(软片或硅油)、抗静电剂小浴比上油浸渍处理,以显 著改善纤维的手感,提高色棉可纺性。 2.4 脱水、烘干和打包 1)脱水 脱水是利用高速运转的离心脱水机械,将染色或湿整理后的棉散纤维中的大部分水分(自由水 分)甩离纤维表面的过程,便于下道工序的加工,以及提高烘棉效率,节约电、蒸汽等能源。 散纤维脱水包括两种形式:一种是散纤维人工装入,属笨重的体力操作,急待改革;另一种是 以饼状形式吊入,如图 7 所示,这种脱水方式极大降低了劳动强度,并可避免散纤维的流失, 属今后散纤维脱水机的发展趋势。离心脱水机主要由转笼、中心轴、外壳、立柱等组成。加工 时将散纤维均匀地放置在转笼中,当转笼高速旋转时产生离心力,使转笼内的纤维压向笼壁, 纤维中的水分从笼壁的孔眼中甩出。转笼的脱水效率与转速和直径有关。脱水所需时间,视中 心轴的速度、转笼直径及纤维饼的密度而定。这类脱水机操作简单,生产效率高,正常脱水后 纤 维 含 水 率 为 30 ~ 35% 左 右 , 其 缺 点 在 于 不 能 连 续 脱 水 , 设 备 利 用 率 受 一 定 限 制。 2)烘棉打包 色棉纤维经脱水后,仍会有较多的残余水分,需采用热汽在湿纤维表面强制流动而使水分蒸发 以达到预定的含湿率。散纤维烘棉设备多为圆网或平网热风干燥型烘干机,其中圆网型烘干机 以其较高的烘棉效率而被广泛使用。圆网烘干机采用内吸式圆网滚筒,每个圆网滚筒内的部分 热空气在排汽风机的作用下,向前一个圆网滚筒流动,随着湿度逐渐增大,最后被排出机外。 此种设计的目的是充分利用热能,提高烘干效率,通过调整烘机温度和车速,可控制色棉纤维 回潮率处于 6%~10%。烘棉时,湿棉应充分撕碎、铺平喂入烘干机,以保证干湿均匀。色棉 烘干后,需使用液压打包机将松散的纤维压缩并捆扎成一定密度和规格的包装物。打包是色棉 加工中不可缺少的最后一道工序。通过打包,可将各种颜色的棉纤维分类压缩到规定的密度 〔约在 450kg/m3 左右),并加以捆扎、包装和刷唛头,使之成件,以提高贮存或运输的容积 效率。 3 结束语 棉花散纤维染色是近些年来迅速发展、极富生命力的染色方式。它极大提高了色纱的高附加值 和高效 益。随着新型染色设备和高新技术不断引入该领域,散纤维染色方法还会继续发展并完善。 参考文献 [1] 邹衡. 纱线筒子染色工程[M]. 北京:中国纺织出版社,2004. 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