无纺布染色技术.doc

无纺布染色技术口一旄元纺布虐色技术无纺布这一术语涉及由不同的纤维及聚合物生产的各种各样的织物结构.这些产品的广泛最终用途将对无纺布提出多种要求和限制以及染色的需要.很多无纺布染色技术是由造纸及纺织工业衍生而来的.但是.为适应无纺布工业的独特要求.必须改进染色工艺及染色中所用的化学药品.无纺布染色方法可以分为两大主要类型:?织物成型前的纤维染色?织物成型后的基布染色织物成型前的纤维染色纤维素纤维的湿部染色造纸技术可适用于生产无纺布产品并使其比传统纸具有优越的特性.例如.在湿法工艺中合成纤维浆与纤维素浆混合的悬浮液可用于生产具有较高强度和较好耐久性以及其染料(连续).I嘶它一型特殊性能的织物.纸张基材也可与其它材料复合成具有无纺布结构的产品.射流喷网成型法可用米生产纤维素/合成纤维基材,它是由一层纸与一层合成纤维织物复合而成.这种复合的织物可用作为一次性的医用外衣.湿法工艺中纤维素多E绻的染色技术来自于遭藏五矗森雍秉粟r可通过分步染色或连续染色色法或打浆染色要短得多.连续用于湿部纤维素染色的染料主要有五工艺能快速调节颜色,与分步染色相比,连续类:染色工艺较少产生色调不匀的现象,并提供?直接染料更好的色调牢固性.但是并非所有用于分步?酸性染料?40?碱性染料?阳离子直接染料?颜料直接染料:直接染料通常是含有磺酸基或羧酸基的有机化合物的钠盐.这些阴离子的水溶性染料具有能固着纤维素分子链上的较大的平面分子结构.由于范德华力而使染料与纤维素之间很好地结合.染料分子上的授性摹与纤维素上的羟基之间的氢键结合也对直接染料与纤维素之间的亲合起良好的作用.一般来说,直接染料对漂白和未漂纤维均有较好的亲和力和直接性,它们还具有良好的pH值稳定性及不褪色性.使用松香胶和硫酸铝(水合硫酸铝)有助于提高染料保留率和着色牢度.在探度染色中使用一种阴离子固着剂能产生令人满意的着色牢度.大多数这种染料适于连续染色.酸性染料:酸性染料在化学性能上类似于直接染料.但是它们不是平面结构,在分子量上它们比直接染料具有较高比率的增溶基.由于酸性染料在水中所具有的较大溶解性及其具有的结构特性.因此,酸性染料对纤维素的亲和力和直染性很小.从而在使用酸性染料时必须加胶料和硫酸铝或阳离子固着剂.它们不适于连续染色过程.虽然酸性染料比直接染料亮度高,但它们对pH值变化非常敏感而且着色牢度性能很差.碱性染料:碱性染料为离子型有机化合物.其中着色物质是带正电荷的(阳离子).这类染料对未漂浆中大量的带阴离子的木质素具有很强的亲和力,而对漂自浆料亲和力则非常小.若要提高碱性染料在漂白纤维素上的保留率则需要加胶料和硫酸铝.有时还需要加入阴离子媒染剂.这些染料仅适用于分步染色尽管碱性染料具有较好亮度的倾向.但是它们对pH值变化很敏感.其耐光性较差.阳离子直接染料:”阳离子直接染料”术天津造纸(19931)语.指的是为造纸工业开发的一类特殊染料根据颜色标准大多数的这些染料是归入碱性染料一类中.这类染料具有与阴离子直接染料相似的大的平面分子结构,但是它们具有代替了阴离子磺酸基的正电荷基团.这些阳离子染料与纤维素负电荷区形成键.此外,范德华力和一般的阳离子直接染料所显示出的氢键结合力也在起作用.这些染料可应用于很宽的pH值范围.阳离子直接染料对纤维素所具有的授好的亲和力及直染性使得白水很洁净,并且具有很好的着色牢度性能.阳离子直接染料由于其对纤维素具有极好的亲合力而特别适用于连续染色过程.精选的阳离子直接染料可与精选的阴离子直接染料结合使用以产生具有极好着色牢度的染色效果.事实上.在许多情况下,同时使用两种类型的染料能比使用其中任一种染料所达到的着色牢度要好.阳离子直接染料产生的协合效应对阴离子直接染料起定色剂作用.使用这一系统还可使白水洁净.提高柔软度和吸收性及有效地减少或不用固着剂.图2表明当阳离子和阴离子直接染料一起使用时所产生的协合效应.总着色牢度值是五种介质着色牢度值的总和(去离子水,50/50的乙醇/水.1脂肪酸盐,0.25润湿剂和纯乳液).其着色牢度等级由l(大量渗入)至5(不渗入).仅仅经过精选的阳离子和阴离子直接染料对配合使用时才显示出这种西合效应.凼r?幽一HJ岛图2阴离子和阳离于直接染料不回比傍结台时的着色牢度,其结果是使用l5磅染料/吨为基准的.?4l?;J一,一一颜料:颜料是不溶于水的着色剂.当用于湿部纤维素染色时,须将它们磨成小颗粒并与分散剂结合成水一分散粉末或含水分散体系.颜料可以是有机的,也可以是无机的.它们对纤维素没有亲和力,必须靠股料和硫酸铝的胶合作用才能使其保留在纤维上.颜料粒子的物理截留作用和分散体系的絮聚作用也有助于颜料在基质上的留着.这类颜料的特点是不能用于连续工序上.颜料对光及氯漂的影响显示出很好的稳定性.由于颜料是不溶解性的,因此它通常具有很好的着色牢度在纤维生产过程中染色颜料也可以在纤维制造过程中加到纤维上.人造丝纤维可往纺丝工序前的聚合物溶液中加入颜料而染色.就合成纤维来说,在一些情况下颜料可以和染料一起在其纺丝前加入聚合物溶解液中.此工艺涉及诸如溶液染色,涂料染色或混合染色等好几种方法.纺枯法和熔融吹丝成型无纺布材料均是直接由聚合物热塑熔融生产的.聚丙烯是普遍使用的一种壤合物,另外也使用聚乙烯,聚酯及尼龙.可将染料浓缩液加入生产纤维之前的聚合物熔融液中,从而使这些材料无纺布染色.这些浓缩液通常是含有大量分散于适当聚合物中的颜料珠或球颜料球与来染色的聚合物屑混合,在颜料珠溶解之际t整批聚合物被染色.于是生产出来的纤维形成带色的无纺布.该染色流程如图3所示.图3纺粘法工艺中的染色颜料特别适用于上述工艺.由于精选的?42?颜料对温度稳定,因此在整个工序中,其化学惰性大并能全面地给最终产品提供良好的颜色牢固性能.由于染色浓缩液必须经过特制以满足特殊应用,因此染色浓缩液的生产是一种十分重要的专门技能,颜料必须磨碎成适当的大小,然后在其形成小球之前适当地分散于载体聚合物中另外,浓缩液中的聚合物必须与无纺布生产工艺相一致.织物形成后染色含有胶乳牯合剂颜料的应用含有颜料和胶乳枯合剂的混合物用于无纺布是一种很好的常规染色方法.该方法对基布可起到增强和染色均双重作用.作为枯合剂成膜胶乳截留亩f科粒子在基布上并促进纤维和纤维的枯着.颜料/胶乳混合物箍探于无纺布基材有多种方法,这些方法包括有浸溃I压榨(浸染辗压作用),喷雾,发泡和印刷.浸溃方法如图4所示.该法使用胶乳/颜料/水混合液浸渍无纺布.调节光泽辊的压力来控制混合液的加入量,然后将无坊布在烘缸上或烘箱中加热以除击水分并尽可能地加快胶乳粘合剂的交联.图4鞭料/腔乳混合物的提染藏程采用颜料I胶乳混合液进行染色对多种无纺布来说是一种最佳的方法,因为它是一种经济的,连续的方法.含有各种不同性能纤维的织物均适宜染色,且设备也不象其它一些染色技术设备那样庞杂.胶乳牯台剂厂商备有按配方制造的胶乳粘合剂产品以满足特定的需要.在选择一种牯台剂时应考虑的诸因素是基布的特性(纤维含量等),成品基布所要求的性能(手感柔软度,排斥性等),颜色牢固性要求以及干燥/固化条件等.一些颜料分散剂厂商已经制作出能与在颜料/胶乳系统中使用的特殊类型盼粘合剂或添加剂互换的产品.在颜料/胶乳系统应用中遇到的一个问题是在干燥过程中粘台剂和颜料的热迁移问题.在干燥过程中当水由基布内部移向表面的时候,粘合剂,颜料及其它添加剂也有随之迁移的趋势.其结果是在相对于织物内部的表面上聚集着较多的胶乳,粘台剂及添加剂.其潜在的后果是染色不匀,织物的强度及物理性能降低,吸收性较低,手感粗糙.图5表明了干燥过程中无纺布的内部温度变化情况.在干燥一种多孔的无纺布时,基布内部的初始温度升高很快,然后保持一段相对稳定的时间,此时水分迁移至基布表面并蒸发.水分迁移的同时也促使胶乳及颜料的迁移.图中曲线的平稳段称为粘合荆迁移区.当大部分水分蒸发掉时,温度开始上升.田5当无妨布的内部沮度奢定在约5oc时牯台剂发生迁移.无妨布内部的术丹迁移至受到加热作用的无纺布的表面.并携带腔乳及颤料旺于.当术分完全蒸发掉时.无纺布的温度又开始上升.如果胶乳在略低于迁移区温度的预定温度下时凝结或破乳.那么胶乳和颜料将不会很快的随水迁移至无纺布的外表面.若使用混有热敏胶的化学药品,则会在特定温度下引起乳液凝结.这类化学品可促进无纺布产品更均匀地染色,吸收性好,更柔软以及具有更好的物理性能.使用分散染料用于聚醅无纺布上的染色天津造纸(19931)工艺无纺布也可利用纺织染色技术进行染色.例如注册商标为Reemay的聚酯无纺布可用分散染料以分步或连续方法染色.分数染料是水溶性极低的非离子有机染料.和颜料一佯.这些染料披磨成特定大小范围的粒子并和分散剂混合使得它们共存于水溶液系统,与颜料不同的是,这些染料在染色过程中是进入聚酯纤维的内部结构中.在分步染色工艺中,分散染料是在较高温度的水浴中睫甩(在沸点或更高温度,一定压力下使用适当的密闭染色设备).这些方法能行得通是因为在高温下分散染料虽具有很小但也有一定的水溶性.较高的温度也能使聚酯纤维的结构打开而使纤维吸收染料.称为载体的化学添加荆也可使用.这些化学药品可披聚酯纤维吸收并使纤维结构得以打开使其吸收染料.染色设备的选择是关键的.对更多种的细软的无纺布来说,所需的设备及染色工艺对无纺布的张力及变形的影响必须尽力降到最低限度.分散染料也可用连续染色方法对聚酯无纺布进行染色,这种分散染料连续染色工艺称为热熔胶染色工艺.如图6所示.染料加在已控制好加料藏位的水分散体系中.织物首先经过干燥然后在较高的温度下加热而使染料固着.田6热焙腔工艺染色染料进入聚酯纤维组织的机理视之为升华.在一特定的温度下,在纤维表面的染料颗粒由固相转变成气相并渗入纤维中.热熔胶条件通常在1752l5C下不超过2rain,必须使用后洗涤的方法以击除固着不牢的染料,这取决于所要求的色调深度和颜色牢固?43?度.热熔胶染色方法陵织物经受加热和拉伸作用,因而它对某些聚酯无纺布基材是不适用的.印刷可以增加无纺布的吸引力并拓宽其销路.用于印刷的染料系统同已经讨论过的相似.其应用的设备包括凸版印刷,凹版印刷,平版印刷和轮转印刷.其工艺及设备的改进能由使用单色图案的单一凹版滚筒变为使用几种颜色的多段式网版印刷机,但每一种颜色在图案上要与其相关的颜色严格地套准.最广泛应用的染料系统包括印刷胶或由颜料和胶乳粘台剂配成的油墨.可用添加剂改进印刷胶或油墨以满足无纺布颜色牢固性要求以及印刷设备的适应性.印制后.将无纺布加热干燥并使印刷胶液中的粘合剂部分固化据报导,另一种热转印技术已应用于富舍聚酯纤维的无纺布上.在这一方法中.使用含有可升华分散染料的印刷胶液将图案印在纸上.在一个加热(175215)的烘缸上使吲聚酯无纺布与热转印纸彼此相接触.见图7然后分散染料扶纸中升华而进入聚酯纤维(同热熔皎工艺),但是并非所有的无纺布都能经得住这些温度及工艺条件的变化.幽7热转叩印刷纺织印染技术对无纺布的适应性这里所讨论的一些无纺布染也技术最初是为传统的纺织或编织品而发展起来的.其它纺织印染工艺可能应用在无纺布喟的纤维或无纺布制造阶段中例如,选用纤维括性染料,还原染料,硫化染料或者偶氟(禁酚)染蚪?44o采用分步或连续染色工艺对纤维素基布进行印染.尼龙基布可用酸性染料而丙烯酸基布则用碱性染料.聚酯和纤维素的混纺织物可以采用联合方法来染.即用分散染料鹚聚酯.而用纤维括性染料,还原染料,直接染料或其它染料染纤维索.但是,仍有一些障碍妨碍传统的印染技术在无纺布上的广泛应用:?并非所有的无纺布基材都能适应在一些纺织品印染过程中所固有的高温及苛刻的控制条件.?对一些无纺布的颜色牢固性的限制并不象传统的纺织品那样严格.?从成本上考虑(尤其对一次性无纺布)会造成着重于更经济的连续染色技术及染料.荧光增白剂讨论无纺布染色必然会提到荧光增白剂(FWA),亦称为光学增白剂.使用FWA将产生出带有白色色调的一种更亮或”更白的效粜具有代表性的FWA为其化学结构与染料相似的有机化合物.它们的作用是通过吸收不可见的紫外线辐射并同时以可见光形式将这种能再反射出去,主要是可见光谱中的蓝光部分结果.从无纺布上反射出的可见光数量增加了,使得无纺布显得更亮或”更白了.FWA的这种作用见图8.图8荧光增白荆(FWA)的加八提高了反射事有适合于无纺布应用太多数类型纤维所使用的FWA.但是.很多合成纤维都含有在其制造过程中加入的增白剂(-氧化钛或其它),因而这种情况下就不需要再加入FWA.在湿法无纺布工艺中的湿部,对纤维素带有隶和力的FWA能象直接染料那样完全消耗在纤维上.它们也可用于浸染应用技术.在湿都枯合操作过程中,FWA可以和胶乳粘合剂一起用于纤维素.但是在某些情况下.胶乳可能有损于无纺布的总体白度.在这种情况下,精选一种对纤维素隶和力较低些的FWA将使得增白荆对胶乳以及纤维起作用.小结“无纺布”这一术语涉及由多种不同类型纤维制造的很大范围的织物结构.用于这些产品染色的技术相应是多种多佯的.大多数的工艺技术借鉴于造纸业及纺织业,但是工艺及原材料的改进已发展到能够满足无纺布工业的独特需要.用于无纺布染色的各种工艺可以分为两种主要类型:一种是在织物成型前对纤维进行染色,一种是对成型的织物染色.可用分步法和连续法工艺技术,但是,从成本上考虑趋向于选择连续工艺法.刘曩译自TappiJournall989,72(7)一113I17赵美荚庞学欣校天津造撤1993一I)?45?