染整工艺原理课时 13.docx
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染整工艺原理课时13
本课程教学目的和要求
一本课程介绍
课程目的及任务：
课程的基本要求：
1掌握染色基本理论和各类染料的染色原理。
2各类纺织品的主要染色和印花工艺原理及分析能力。
3该课程为轻化工程专业主干核心专业课程，学生必须具有扎实的化学知识及染料与纤维化学基础知识。
二本课程教学基本要求
1了解颜色的基本特征，亲和力、扩散系数计算方法；了解纤维表面的电性质、染料溶液的胶体性质及常用染料的结构特点；了解染料结构、染色工艺与染色牢度的关系。
2熟悉纤维微结构与染色的关系和染料与纤维分子间作用及吸附上染的本质；理解染色亲和力、染色热、染色熵、菲克扩散定律等。
3掌握染色亲和力、染色平衡、扩散模型、扩散系数、吸附等温线等有关概念及理论；掌握染色的温度效应和盐效应；重点掌握常用染料的基本性能及其对常用纺织纤维的染色原理、染色方法、染色工艺；掌握染色工艺因素分析方法以及常用助剂在染色中的作用和作用原理。
第一章绪论
1-1染色工业概况
一染色工业发展历史及现状
1十九世纪中叶以前－天然染料
优点：
…
缺点：
对纤维无亲和力、色泽单调、染色工艺繁杂、劳动强度大、产量小及季节依赖性强的缺陷。
2第一次世界大战前后－以分散、酞菁为为代表的性能良好的染料品种不断出现、染色技术日臻完美。
3第二次世界大战以后－新型的纺织材料促进了染整加工、染料制造技术的发展，使染料与纤维之间相互促进、相互发展，染色技术和理论不断完善。
41956年－反应性染料面世，使染色工艺学的内容日益丰富。
优点：
缺点：
活性染料今天已成为纤维素纤维染色和印花的一类主要染料，并逐渐应用于蛋白质纤维和聚酰胺纤维。
5近年来－
欧洲：
韩日台：
中国大陆：
二纺织品染色技术的发展趋势
1纺织品染色工艺不断更新、发展
节水节能、高速高效、生态环保、循环回用、新型染整技术…
2天然染料异军突起
天然染料并不能从根本上解决纺织品染色生态问题。
实现纺织品生态染色的最重要途径还是选择符合纺织生态学标准的染料进行染色。
3涂料染色仍是染色工艺的一个重要发展方向
4对纤维进行化学改性
提高活性染料的固色效率、降低电解质的使用量、减少环境污染。
5现代控制技术已渗透到了印染加工的各个领域
人们正在运用高新技术成果研究和开发新型染色技术，包括高速、高效及高度自动化的染色加工设备。
三染色的目的和要求
指定颜色的色泽：
包括色相、明度和彩度
均匀度：
染料在染色产品表面以及在纤维内各部分分布的均匀程度
牢度：
染色产品保持其原来色泽的能力
1-2染料的分类及命名
一应用分类
1直接染料结构特点、主要性能、适用对象、应用领域
2酸性染料
3酸性媒介和酸性含媒染料
4阳离子染料（碱性染料）
5活性染料
6还原染料
7硫化染料
8不溶性偶氮染料
9分散染料
此外，可溶性还原染料、缩聚染料、荧光增白剂、皮革染料、食用染料、溶剂染料等。
二结构分类
染料分子结构中都具有共轭体系，按照这种共轭体系结构的特点，染料的主要类别有：
偶氮类（—N=N—）、蒽醌类、靛类、三芳甲烷类等。
三染料命名
1商品名称
瑞士汽巴（Ciba）
分散染料：
托拉司TerasilTerasilBrown2RFL
托拉司W：
TerasilW（高温型）
活性染料：
汽巴克隆C/FN/HWCibacronC/FN/HW/LS
CibacronRedH-F
酸性染料Ciba（瑞士）：
Lanacet
Clariant：
andolan（山德兰）
Dystar：
supranol（色派诺）
活性染料：
Dystar：
Reamazol（雷马素）
Ciba：
Cibacron
韩国京仁：
Kisco：
Kiscozol（凯斯柯唑）
上海万德：
Megafix
2染料命名
由冠首、色称、尾注三部分组成。
酸性红3B、活性红X-3B
尾注字母代号的意义：
色光、性能、性状等。
色光：
R—红光
V—带紫光
B—兰光
L—表示耐晒
G—黄光或绿光
F—表示鲜艳纯正
性能：
H—活性染料热固型
KN—活性染料乙烯砜型
P—适应于印花
W—适应于染羊毛
性状：
H、C—高浓
E、X—特浓
Paste—浆状
Liquid—液状
力份：
100%、150%、300%
1-3电子测配色及其应用
一光与色的基本概念
1颜色的产生
物体获得一定的颜色，必须具备三个必要条件，即光源、反射体及受光体。
2颜色与光源
光源的类型分为A（人工）、D（模拟白天）、F（荧光）。
不同光源具有不同的能量分布，因此，光源会影响对光的观察效果，在比较样品颜色时，应选定一个标准光源，才能有一个统一的颜色感觉。
3颜色的描述
孟塞尔系统－颜色分为色相、明度和彩度。
CIE系统－颜色放置到三维空间，称为颜色空间。
利用公式能将此颜色空间里存在的任何两个颜色的色差计算出来。
最新开发出的公式称为CIEDE2000，能够将视觉及仪器检测联系起来。
二拼色
1拼色或配色
2三原色及即混色
原色二次色三次色
①拼色时要对颜色的色相（色调）、明度（亮度）、彩度（纯度、饱和度）进行匹配。
②对于色相属于三次色的颜色，色光较难掌握，一般采用三原色拼色，或者用一种原色加一种二次色（或三次色）的染料拼色，而不允许全部用三次色的染料来拼色。
③拼色用染料的染色性能应接近，上染速率差异大的染料拼染时，匀染性及色光稳定性较差。
④拼色用染料个数越少越好，一般不应超过三种，这样不仅可使色泽鲜艳、明亮，而且可以提高色泽的重现性。
⑤拼色染料的染色牢度应接近，否则因褪色程度不同，其色泽与原样相比变化较大。
三颜色的测定
四、电脑配色
五、电脑测色配色技术的发展趋势
1-4生态纺织品与染色
1概念－包括生产过程的生态；用户生态即要求纺织品与人体接触时安全；处理生态即废弃物对环境无害。
2相关毒性物质－禁用偶氮染料、致敏染料、有机氯化载体、含甲醛固色剂、色牢度以及重金属。
3遵循标准－Oeko-TexStandard100－国际纺织品生态研究和检验协会（InternationalAssociationforResearchandTestingintheFieldofTextileEcology）于1992年制定的生态纺织品标准100。
部分偶氮染料在一定的条件下会还原分解出某些对人体或动物有致癌作用的芳香胺。
涉嫌可还原出致癌芳香胺的染料品种（包括某些颜料和非偶氮染料）约有210种。
除Oeko-TexStandard100对禁用偶氮染料有明确规定外，德国、荷兰、奥地利及欧盟消费品法令对偶氮染料的使用也有禁用规定。
我国对于纺织品生态要求的了解和概念，最早是来自于德国政府颁布的消费品法令。
致敏染料主要是一些用于涤纶、锦纶及醋酯纤维染色的分散染料。
目前，Oeko-TexStandard100规定的不可以使用的致敏染料共20个品种。
分散染料载体染色工艺中使用的有机氯化载体，对人体有潜在的致畸和致癌性。
纺织产品的基本安全技术要求：
项 目
A类
B类
C类
甲醛含量/（mg/kg） ≤
20
75
300
pH值
4.0～7.5
4.0～7.5
4.0～9.0
色牢度/级
耐水（变色、沾色）
3－4
3
3
耐酸汗渍（变色、沾色）
3－4
3
3
耐碱汗渍（变色、沾色）
3－4
3
3
耐干摩擦
4
3
3
耐唾液（变色、沾色）
4
－
－
异 味
无
可分解芳香胺染料
禁用
后续加工工艺中必须要经过湿处理的产品，pH值可放宽至4.0～10.5之间；洗涤褪色型产品不要求。
可分解芳香胺染料按GB/T 17592.1执行，检出限为20mg/kg
1-5染色牢度
一染色牢度的概念
1概念－所谓染色牢度是指染色产品在使用过程中或以后的加工处理过程中，纺织物上的染料经受各种因素的作用而在不同程度上能保持其原来色泽的性能，是衡量染色产品质量的重要指标之一。
2染色牢度的种类－耐洗色牢度、耐水色牢度、耐摩擦色牢度、耐刷洗色牢度、耐日晒色牢度、耐汗渍色牢度、耐热压（熨烫）色牢度、耐干热（升华）色牢度、耐氯漂色牢度、耐气候色牢度、耐酸、碱色牢度、耐干洗色牢度、耐有机溶剂色牢度、耐海水色牢度、耐烟熏色牢度、耐口水色牢度等。
3染色产品对染色牢度的要求－根据最终使用目的。
4影响染色牢度的因素－染料的化学结构、染料和纤维的结合状态、纤维上的染料浓度、染料在纤维上的分布状态、纤维的性质、染色方法及工艺条件…
二常见染色牢度
1耐日晒色牢度
日晒褪色是一个比较复杂的光化学变化过程，它与染料的结构、染色浓度、纤维种类、外界条件等都有关系。
①以蒽醌、酞菁为母体结构的染料；金属络合染料；部分硫化染料的耐日晒色牢度较好，而各类偶氮染料的耐日晒色牢度则相差较大，三芳甲烷类染料一般都不耐日晒。
②同一染料在不同纤维上的耐日晒色牢度亦有很大区别。
如不溶性偶氮染料以同一浓度染在粘胶纤维上的耐日晒牢度比在棉纤维上的高得多；许多分散染料在聚丙烯腈、聚酯纤维上的耐日晒牢度比在醋酯纤维上的高；同一品种的阳离子染料在不同品种的聚丙烯腈纤维上的耐日晒色牢度也不相同；分散染料在聚酯微细纤维上的耐日晒色牢度要低于普通聚酯纤维。
③同一染料在同一品种纤维上，染色物的耐日晒色牢度会随染色浓度的变化而有所不同。
浓度低的耐日晒色牢度一般较浓度高的差，这种情况对硫化染料及不溶性偶氮染料更为明显。
④外界条件－光源的光谱组成及入射角度、周围的大气成分和温度、试样的含湿率高低等都会影响试样的日晒牢度。
大气中的二氧化硫、二氧化氮等气体都可能引起染料变色或褪色；试样的含湿率高，会使染料的褪色速率增加；织物上有尿素、苯酚等化合物存在，也会降低日晒牢度。
如果综合这些因素，将纺织品在气候侵蚀不加任何保护的情况下或在模拟外界气候条件下进行曝晒实验，所测定的织物色牢度称为耐气候色牢度。
⑤日晒牢度的测试－耐日晒色牢度分为8级。
1级为最低，8级最高。
每级有一个用规定的染料染成一定浓度的蓝色羊毛织物标样。
2耐洗色牢度
①主要与染料的化学结构有关。
②耐洗色牢度还与染色工艺有密切的关系。
如活性染料的水解、固色不充分、浮色多、染色后水洗及皂煮不良，均会导致耐洗色牢度降低。
③测试－耐洗色牢度的褪色及沾色等级，按“染色牢度褪色样卡”和“染色牢度沾色样卡”的规定评定。
样卡分5级9档，每档相差半级，以1级最差，5级最好。
3摩擦牢度
①分为干摩擦牢度和湿摩擦牢度两种。
②影响因素－染料在纤维上的分布状态…
③摩擦牢度试验方法－按原样褪色、白布沾色情况，分别与褪色、沾色灰色样卡比较来评定级别。
摩擦牢度也分为5级，1级最差，5级最好。
1-6染色方法
一染色及染色过程
染色指用染料按一定的方法使纺织品获得颜色的加工过程，它要求…。
染色过程是以染料从外部介质向纤维的转移扩散过程为基础的，是染料在两相间的分配过程，包括…。
二染色方法
a、按染色方法
b、按染色温度压力
c、按设备运转方式
d、按被染物形态
1浸染
①染色过程－
染浴循环/被染物不动：
散毛染色…；
染浴不循环/被染物运动：
匹织物染色…；
染浴循环/被染物运动：
液流，喷射…。
②浸染特点－适用于各种形态的纺织品的染色，特别是不能经受张力或压轧的染色物的染色；是间歇式生产，效率较低；设备比较简单；操作容易；适合小批量、多品种生产、交货快。
③常用概念－
浴比：
浸染时染液质量与被染物质量之比（kg:
L）；染料用量单位：
用对纤维质量的百分（o.m.f.）表示，称为染色浓度。
助剂用量可用o.m.f.或g/L浓度单位。
2轧染
①染色过程－染前处理-浸轧染液-预烘-烘干-固色（汽蒸、焙烘、其它方式）-水洗-皂洗-（固色）-烘干。
1-进布装置2、6-均匀轧车3-红外线烘燥机4-横导辊热风烘燥机5-烘筒烘燥机7-透风辊8-还原蒸箱9-平洗槽10-皂洗箱11-长蒸箱12-平洗槽13-烘筒烘燥机14-落布装置
轧染工艺过程解析：
…
②轧染特点－连续加工、生产效率高、适合大批量织物的染色，但被染物所受张力较大，常用于机织物的染色。
轧染色差：
③常用概念－
轧余率（Pickup）：
织物上带的染液质量占干布质量的百分率；
染料浓度单位：
轧染时染料和助剂用量均以克/升（g/L）为浓度单位；
染料泳移：
织物在浸轧染液后的烘干过程中染料随水分的移动而移动。
三、轧染发展趋势
1小批量、小浴比设备
2快速换色装置
3在线控制单元
4简化轧染工艺
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