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1、染 整 及 纺 织 化 学 品 印染工艺过程巫需p H值在线测控 摘要: 通过p H值对佛纶喷射溢流染色、 牛仔布靛蓝染色、 两相法快速x化的工艺 影响， 阐明了 p H 值在线测控的必要性， 介绍了 活性染料受 控染色 工艺 过程应用计 量添加碱剂实现线性固色的p H值拉制。 关键词; p H值;在线测控;依附法; 吸色 速率; 吸色量;色 疵;计量;添加 中图分类号: T S 1 9 0 .5文献标识码: A 文章编号:1 0 0 3 一3 0 2 5 ( 2 0 0 6 ) 0 3 一0 0 7 5一0 4 中国纺织工程学会染整专业委员会陈立秋 染整工艺过程要论在线测控 目前也就限于温度
2、和速 度两种工艺变量。前者贯穿染整工艺的全过程 尽管测温 点不当. 控制方法不够合理等问题 导致温控精度不够. 也 就是温度变量偏移值大， “ 过冲“严重， 但总比没有要好 后者若不实施控制. 非但会影响工艺质量 对于联合机而 言 将因单元机间不能协调运行而开不出车 从直流共电 源调磁协调运行， 过渡到直流分电源调节电枢电压的协调 运行 上世纪9 0 年代初期， 又演变成交流变频多单元协调 运行速度控制系统不断进步、更新 染而 若谈及染色工艺过程p H值是否需要在线测控时 色工艺人员会说: “ p H 值是重要的 我们用试纸测定 设备人员则认为: “ 买进的设备没有p H 值测控仪表。 “一位
3、 从事流体染色的专家则说: 只注重染色温度、 染色时间、 染色浴比的控制. 而忽视对染浴的p H 值与染色助剂浓度的 控制 要较好地解决染色的色疵， 实难见效。 ” 的确 纺织 品品质要提升. 染整工艺必须优化， 工艺条件与设备也要 更新。 t p H 值对锦纶喷射溢流染色的影响 锦纶染色时 其染色结果 ( 深浅、 色光) 与染浴p H 值 的依附性极大其原因有两个方面。 一是锦纶的染色性能问题: 锦纶为两性纤维 纤维中 含有 氨基和狂基 等电 点为5 -6 当 染浴p H 6时纤维中的 轻基含量超过氨基含量纤维带负电荷， 对染料阴离子的 吸 色速率和吸 色量. 会大幅度下降， 说明 锦纶在不
4、同 p H 值 的染浴中，具有不同的吸色能力。 二是染料的染色性问题: 酸性染料染锦纶普拉黄 G N 、普拉蓝R A WL 、普拉红B等， 在p H=5 时. 吸附 速率和吸色量都很高，而当p H=6 时.则变得很低， 其 深浅差距甚至在1 倍以上 故而弱酸性染料染锦纶 p H 值 控制在5 最合适。中性染料染锦纶多数染料品种在染 浴p H值为5 -6 时 比p H =7 时增深5 %-1 0 %. 少数 染料品 种对p H 值的 依附性大 如丽华 素翠蓝3 G 在p H = 7 时几乎不上色p H =5-6 时. 得色可提高4 倍以 上 从得色深度和匀染效果考虑中性染料染锦纶的染浴p H 值
5、 控制在6一6 . 5 为宜: 活性染料染锦纶 对染浴p H值 的 依附性见表t o 表1 活性染料在不同染浴p H 值时的得色深度% p H =4 p H二5 p H =6 p H =7 叨855050 佣砚朋朋 仍95100100 活性红M一 3 B E 活性黄M- 3 R E 活性蓝M- 2 R G 活性黑K N - B 活性艳蓝K N - R得色严重灰暗 3 0 得色深艳 作者简介:陈二秋，男，1 9 4 0 年生，高工，常州，2 1 3 1 6 1 表1 实验条件: 染色深度1 % ( o .W . t0 ) ， 锦匀染剂P 5 1 ( 1 9 / L ) . 醋酸调节p H值， 以
6、1 . 2 5 “ C / m i n 升温至9 5 0 C . 保 温染色3 0 m i n 以5 %递减色卡肉眼评定。从表I 可知: 活性染料染锦纶. 以p H = 5 10 .2 得色最深艳 p H 值提高 得色会严重变浅。活性艳蓝K - R在p H=7 时， 得色最深 艳纯正， p H 7 时得色变浅 p H 7 时. 色光会显著变 暗，艳亮的宝蓝色光完全消失。 纺织 导报 C h in a T e x t ile L e a d e r - 2 0 0 6 N o . 3 7 5 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWa
7、termarkR to remove the watermark - D v e i n a 而分散大红S - R ( S - B WF L ) 、 分散红玉S - 5 B L ( S - 2 G F L ) 等在弱酸性条件下染色得色色光会发生异变， 红光消 褪严重转黄.只适合在p H=7 一8 的染浴中染色 锦纶在不同染料中染浴的p H值各不相同. 就是同一 类染料而言. 由于染色性相异 p H 值也不相同 可知 人 为控制难度很大 只能借助在线p H值的自 动测控。 2 p H 值对牛仔布靛蓝染色的影响 靛蓝属于还原染料. 它具有还原染料的特征. 即经碱 性还原成隐色体上染纤维。 由于靛蓝
8、与纤维的亲和力只是 一般染料的1 / 6 0 一1 / 1 0 若达不到氧化一 还原电位值 ( 一 7 6 0 m V ) 亲和力会更差 上色率会更低因此 染色过 程中对氧化一 还原电 位或p H 值的控制， 是能否染好牛仔布 的一大关键。 单酚钠离子型靛蓝隐色体与双酚钠离子型靛蓝隐色体 为棉纤维吸收的主要形式， 但从得色量、 色牢度、 色泽等 方面考虑单酚钠离子型靛蓝隐色体更重要。 为使染槽中产生更多的单酚钠离子型靛蓝隐色体 把 染浴p H 值缓冲在1 0 . 8 - 1 1 .2 范围时 染料和纤维两者的 电离降低到最小 在没有离子斥力存在的情况下. 染料对 棉纤维的相对亲和力提高了 导致
9、染料对棉纤维有较高的 瞬染率， 获得工艺所需要的牛仔布纱线环染色力最高。 随着p H值的下降. 摩擦牢度大体呈下降趋势。 p H值 为7 . 5 日 寸基本上都是还原状态的非离子型酸性隐色体 微 溶于水， 不能上色: 随着p H 值的增大， 单酚钠离子型靛蓝 隐色体不断增加当p H值达1 1 .0 时 单酚钠离子型靛蓝 隐色体最多 上染率最高色牢度最好色泽特别鲜艳 当p H 值超过1 1 。 时 开始出现双酚钠离子型靛蓝隐色体 p H 值上升到1 3 .5 时J 基本上都是双酚钠离子型靛蓝隐色 体这时上染率会下降.色牢度降低色泽灰暗 牛仔布如希望水洗褪色要求快. 染浴p H值应缓冲在 1 1
10、. 0 一 1 1 .5 若水洗褪色不要求快. p H值提高到 1 2 .5一 1 3 .5 降低亲和力 提高渗透性 反射率最低在p H= 1 1 .。一1 1 .4 时.与染料最大吸 收在p H = 9 .5 - 1 0 .5 时不一致 这说明 当p H 1 0 .0 时 至少有一些靛蓝染料产生沉淀. 而对增加色深无作用。 靛蓝染料染色过程随时会发生不易眼睛察觉的p H的 变量漂移， 而p H试纸测量值与p H计测量值对N a O H 而言 相差2一2 . 5 ，为保证染色质量的稳定、再现.巫需进行 p H值在线自动测控 3 p H 值对两相法印花快速蒸化的影响 活性染料两相法印花工艺是先将
11、活性染料印花于织物 上为一相 然后用活化剂一 碱剂的浸轧作为第二相使棉 纤维与染料起活化作用， 形成共价键结合并通过高效快 速蒸化加速此项化学反应的完成。 在常法 ( 一相法) 工艺 中由于要考虑印浆稳定性诸因素所用碱剂一般是弱碱 剂如小苏打因而在印花后蒸化固色时需要较长的蒸 化时间约8 m i n 。两相法中， 浸轧碱剂可以选用强碱剂， 如烧碱这有利于纤维的离子化和染料的快速反应从而 缩 短 蒸化时 间 仅 需2 0 -3 0 s o 表2 是p H 值与纤维素离子浓度的关系。 按染料与纤维 的 反 应速 率为凡 D 月 C e l l o 一 . 当 将染 料 在 纤 维上的 浓 度 (
12、D 1 ) 固定. 则纤维的反应速率主要与纤维的离子浓度 ( C e l l o) 有关 由表2 可知. 每增加一个单位p H值. 反 应速率大约可提高1 0 倍。 按常法的碱剂为小苏打 汽蒸时 转化为纯碱 其p H=1 1两相法采用烧碱作碱剂 p H= 1 3 以上 按表2 计算. 反应速率值是纯碱的4 0 倍， 常法蒸 化8 m i n ，两相法只需汽蒸1 2 s 。这就是活性染料两相印 花后快速蒸化的主要依据。 可知， p H值稍有变化 反应速 率变化颇大 表2 p H 值与纤维素纤维离子浓度关系 p H 值O H / ( m e t “ L )C e llo / ( m . 1 “ L
13、 ) C e l lo / O H工 7 8 9 : ;: : : : t o I 1 2 : : 门t o- 1 . 1 1 1 两相法浸轧碱液 以混合碱为好烧碱与水玻璃 ( N a 2 S i 0 1 ) 混拼. 水玻璃作为吸附 剂具有乳化性 和胶体保 护性能保护织物不被空气中的酸气和二氧化碳侵蚀在 后续水洗中能水解为胶状硅酸或细粒子的碱土硅酸盐 具有较好的吸附水解活性染料防止沾污织物的性能水 玻璃作为烧碱的缓冲剂 对碱液p H 值起调节作用 可控制 染料的水解反应， 有利于提高固着率; 轧液时极大地降低 织物的“ 吸碱 现象 使碱液p H 值稳定。 两相法侵轧碱槽 中的碱液p H值还是必
14、须设置在线测控 4 受控染色工艺过程的p H 值控制 T6 纺织导报 C h in a T e x t ile L e a d e r - 2 0 0 6 N o . 3 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 染 整及 纺 织 化 学 品 活性染料染色受到许多工艺参数的影响。 首先要选用 配伍和匀染性好 固色效率高. 以及染料商品标准化严格、 重现性好的活性染料。 再就是要控制好各种染料条件和影 响因素。 诸如， 半制品织物的p H 值、 浴比 温度、 升温速 率
15、、 助剂种类和用量、 染料添加方式、 碱剂性质和用量( p H 值) 、 染色时间， 以及纤维结构和性能、 水的纯度或硬度等 4 . 1 计量添加碱剂控制固色速度 活性染料的固色速度难以通过控制加热速度来控制 在流体染色工艺过程 较好的方式是通过计量添加碱剂控 制染浴的p H 值来达到。 图1 表明固色速度可以 通过计量添 加碱剂来控制。 内. 开始时低些， 然后逐步增高。 例如双活性基的S u m i f i x S u p r a 染料的临界p H值范围是9 . 5 一1 1 .5 乙烯矾单活性 基的染料开始p H 值高些。 线性固色曲线时计量加碱时间和 染浴p H值的关系见图2 1 2
16、尸 x - 一.-书 一 . / 夕 9 一一一一 2 1一) 计3添加时间/mm C .T . 活 性蓝1 9 4 S u m if i x S u p r a 黄 3 R F 图2 线性固色曲线时计量加碱时间和染浴p H 值的关系 为了控制染浴p H值在临界值范围内. 选用混合碱较 为 理想 例如临界p H 值为9 . 5 - 1 1 .5 时 选用碳酸氢钠 和氢氧化钠混合 可在弱碱溶液中逐步计量添加强碱来控 制p H值图3 系几种碱浓度和染浴p H值的关系。 806040 水、铸扣阿友罕 加4 0 时间i n u n ( u ) C . 1 活性蓝 1 9 一 一 二 二 lll0 恻二
17、d 役胡砚 水/赞四阿友毕 0 2 0 4 0 6 0 时间/ 皿n ( b ) S u m i f i . S u p .黄3 R F O p H = 1 0 .0 二 p H - 1 0 .5 - p H = 1 1 .0. p H - 1 1 .5 . p H - 1 2 .0 图1 染浴p H 值对活性染料固色速度的影响 一次性加碱存在的问题是固色开始时， 染浴中还存在 不少未上染的染料 随着大量碱剂的加入 p H 值迅速升高. 不但水解染料增多. 而且.由于大量的染料被固着， 使第 二次上染的染料难以发生移染导致匀染性很差. 透染性 变差 而随着固色时间的延长， 碱不断被放出的酸中和
18、 染 浴p H值反而不断下降固色速度越来越慢。 采用计量添加 始终控制固色速度不变 不但匀染、 透 染好、 染料水解也减少固色率高. 而且可以降低碱剂的 消耗。 4 . 2 p H 值的临界范围控制 计量逐步添加碱通常是控制染浴p H值在一临界范围 8 0 2 4 6 8 1 0 1 2 烧碱用I t / (g L ) C氢氧化钠( 3 5 %) O 碳酸氢钠 5 g /+ 氢氧化钠( 3 5 %) x g l . 纯碱 . 碳酸氢钠 1 0 g /L 十 氢氧化钠( 3 5 %) z g , 图3 线性固色曲线时碱荆用里和染浴p H 值的关系 由图3 可看出 在一定浓度的碳酸氢钠溶液中. 逐
19、步 计量添加氢氧化钠 可很精确地控制p H值在临界值范围 内. 保证固色曲线呈直线状态。 4 . 3 活性染料浸染6 0 0 C 等温受控染色工艺过程 浅色、 中等深度和深色品种染色工艺过程见图4 -6 e 图4 : 第一次上染率大于6 0 % 此阶段关键是保持均 匀吸附。 采用计量自动添加或分多次添加元明粉 使上染 曲线呈直线状( 程序A )而采用元明粉在开始时一次性加 入时 ( 程序B ) 上染曲线是非线性的. 初期上染快以后 纺 织 导 报C h in a T e x t ile L e a d e r 2 0 0 6 N o . 3 77 PDF Watermark Remover D
20、EMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 一 一D v e i n a 通 过活性染料在流体染色工艺过程的固色速度研究， 得出固 色速度难以通过控制加热速度来达到目的 只有采用计量 添加碱剂控制染浴p H 值的方案。 按工艺处方定量配液， 由 计量泵比例供液 适合各种工艺过程p H值的在线测控 p H值传感器可选用两线制工业酸度变送器 具有插 入式、 沉入式、悬浮式、 水平流通式及直角流通式可根 据采样环境选用。 国 已 旦 红钠 图5 中 等深度品 种染色工艺过程 图6 : 第一次上染率往往低于4 0 %， 相当多的染料未 上染纤维， 为缩短染色时间， 元明粉可以一次性加入由 于第二次上染时的上染率很高. 必须采取自动计量添加碱 参考文献 1 梅自 强. 牛仔布和牛仔服装实用手册 夏 1二 遥 -沈嫂如. 新型染整技术 M】 M , 北京 北京:中国纷织出 版 社2 0 01 中国纷织出版社 1 9 9 9 78 纺织 导报 C h in a T e x t ile L e a d e r - 2 0 0 6 N o . 3 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark