染整工艺原理后整理.ppt
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1、染 整 工 艺 原 理纺织物的前处理和后整理,董 永 春 教授纺 织 学 院天 津 工 业 大 学2009年,第六章 棉型织物的一般整理,第一节 概论finishing 完成,使完整,修饰,美化等。双重意义:广义:相对整个纺织业,漂染印整都称为后整理。狭义:相对漂印染工艺,仅指后整理。目的:提高纺织物的风格、品质和功能及附加值。,织物形态规格化(尺寸、形态的稳定)拉幅,预缩防皱整理改善织物的手感和外观 手感(handle feeling),主观感觉,风格(style),难以定量化,目前多用形容词表示,如:柔软、滑爽、糯 硬挺、粗糙、涩 采用物理或化学方法进行整理,如柔软、硬挺、增白、磨毛、轧光
2、和起绒等。赋予织物特殊功能 防水防污、阻燃、防紫外线,抗静电、亲水卫生等,多用化学方法进行整理。,第二节 定型整理1.定幅(拉幅)自学(目的、作用、如何完成)2.机械预缩整理 织物在加工过程中受到拉伸,会发生一定的伸长,伸长率一般为15%,称为加工伸率,即存在潜在收缩。在使用过程中遇水或洗涤中其会发生收缩,使纤维和纱线的长度缩短,导致织物缩水。缩水率:织物的经向或纬向按规定的洗涤方法处理前后的长度差与处理前长度的百分比。缩水率=(1-L/Lo)100%Lo、L分别为织物经向或纬向洗涤前后的长度。,产生缩水的原因纤维:因加工使纤维产生内应力,润湿时内应力使纤维长度缩短,产生缩水1%。纱线:润湿后
3、纱轴直径增加,导致长度相对缩短23%。织物:洗涤后,溶胀各向异性使纬纱直径增加,比其长度增加大得多,导致织缩提高。织缩(%)=(l/L-1)100%l、L 分别为纱线和织物的长度。,织物润湿时织缩变化图,第三节 外观及手感整理,1.轧光、电光及轧纹整理目的和原理纤维在织物表面排列的整齐程度与毛羽状态直接影响织物的表面光泽。染整加工后纱线在织物中的起伏增大,表面绒毛增加,漫反射光量提高,光泽下降。轧光通过机械力、热和湿的作用,利用纤维的可塑性,将纱线轧扁,并使之排列整齐,光泽得到改善。方法热轧法:高温下轧光,使织物表面平滑均匀,光泽非常好。轻热轧法:中温下轧光,手感柔软,光泽中等。冷轧法:室温下
4、轧光,纱线轧扁,排列紧密,表面平滑而无光泽。,普通轧光、摩擦轧光和叠层轧光,轧光机由软辊和硬辊组成,通常有2-7只,软辊一般由羊毛、纸等构成,硬辊通常由铸铁制造。对于摩擦轧光机,其中一只硬辊既可加热,又可摩擦,使织物得到强烈光泽,薄而硬的手感叠层轧光是使织物在同一轧点进行叠层,利用织物间的相互碾压作用,除使织物获得柔和的光泽外,还可使织物获得柔软手感和清澈纹路。,电光、轧纹(轧花),电光:与轧光相似,但其硬辊刻有细线,角度和密度不定,一般为520 根/mm,轧光后织物表面形成很多相互平行的斜线,掩盖纱线的不规则排列,对光呈规则反射,光泽提高,获得丝绸手感。斜线的斜度一般为20-85度,斜向与纱
5、线捻向、密度和支数以及织物组织有关。细纱织物应选择高密度斜线,粗纱织物应选择低密度斜线,斜向与纱线捻向一致。轧纹(轧花):轧纹机主要由表面刻有阳纹(凸)的硬辊和由表面刻有阴纹(凹)软辊构成,两者相互吻合。轧制后织物表面产生凹凸花纹。其中硬辊可以加热,通过添加树脂可使花纹耐久。,柔软整理(softening),精练后织物的油蜡去除,手感发涩,要进行柔软整理,即采用柔软剂对织物进行处理:降低纤维的张力;降低纤维间的摩擦系数(静)及纤维与人体之间的摩擦力。A Softener is a chemical that alters the fabric hand making it more pleas
6、ing to the touch.The more pleasing feel is a combination of a smooth sensation,characteristic of silk,and of the material being less stiff.The softened fabric is fluffier and has better drape.Drape is the ability of a fabric to follow the contours of an object.In addition to aesthetics(drape and sil
7、kiness),softeners improve abrasion resistance,increase tearing strength,reduce sewing thread breakage and reduce needle cutting when the garment is sewn.Because of these functional reasons,softener chemicals are included in nearly every finish formulation applied to fabrics.,柔软剂,最初的柔软剂多为吸湿剂如甘油等。几乎所有
8、的表面活性剂都可以用作柔软剂,主要包括阴离子型、阳离子型和非离子型。Anionic Softeners(阴离子型)Anionic softeners and/or surfactant molecules have a negative charge on the molecule which come from either a carboxylate group,a sulfate group or a phosphate group.Sulfates and sulfonates make up the bulk of the anionic softeners.Fatty Alcoho
9、l Sulfates,Cationic Softeners(阳离子型)Cationic softeners are ionic molecules that have a positive charge on the large part of the molecule.An important quality of cationic softeners is that they exhaust from water onto all fibers.When in water,fibers develop a negative surface charge,setting up an elec
10、tronic field for attracting positively charged species.These forces causes the cationic softener to deposit in an oriented fashion,the positive end of the softener molecule is attracted to the fiber surface.Adsorption on Fiber Surface,Amine Functional Cationic Softeners Long chain amines are not wat
11、er soluble at neutral and alkaline pH;however,when converted to their acid salt,they develop a cationic charge and become water soluble.They exhaust and become excellent softeners under acidic conditions.Primary Fatty Amines(伯胺)Fatty Diamines(二胺)Quaternary Ammonium Salts(季胺盐),Nonionic Softeners(非离子型
12、)Nonionic softeners can be divided into three subcategories,ethylene oxide derivatives,silicones,and hydrocarbon waxes based on paraffin or polyethylene.Polyethylene Emulsions(聚乙烯乳液)Silicone softeners(有机硅)聚二甲基硅氧烷(DMPS),Orientation of DMPS on Fiber SurfaceAmino Functional Silicones 超级柔软剂,给予织物几乎无身骨的柔软
13、手感。Advantages Silicones are water clear oils that are stable to heat and light and do not discolor fabric.They produce a slick silky hand and are preferred for white goods.They improve tear and abrasion resistance and are excellent for improving sewing properties of fabrics.Disadvantages The silicon
14、es are water repellent which make them unsuitable as towel softeners.Silicones are expensive compared with fatty softeners.Amino functional silicone discolor with heat and aging.,增白整理,上蓝(Blueing)采用微量兰色或紫色分散染料或涂料对织物进行处理,其能吸收(或中和)织物的黄褐色光使之转变为白光,但是亮度不高。(只白不亮,苍白感,灰暗感,耐久性差,较少使用。)染料:分散兰 HBGL,涂料:涂料兰 FFG荧光增
15、白(fluorescent brightening)使用荧光增白剂处理织物,其能吸收波长为300-360 nm的紫外光,并放出400-460 nm 蓝紫光(补色)可中和织物本身反射出的黄光,使之转变为白光,亮度高,但是在缺少紫外光源下,布面会灰暗。(白而亮)若吸收波长低于300nm的紫外光,放出的荧光偏红;若吸收波长高于360nm的紫外光,放出的荧光偏绿。,荧光增白剂是一种几乎无色的染料或涂料,对纤维有一定的亲和力,其分子结构中都含有共轭双键,荧光则决定于分子结构。荧光增白剂的增白作用仅是光学上的增白补色,并不能代替漂白。,荧光增白剂的化学结构,第七章 防皱整理,第一节 概论 染整加工的重要环
16、节之一,自20世纪二十年代合成并应用第一个脲醛整理剂至今已有八十年的历史,发展速度较快,从棉到粘胶、混纺、甚至毛织物的防皱整理都已有研究。棉纤维的优点:吸湿透气、柔软和舒适性高等;缺点:弹性差,即产生折皱后不易回复原状,与毛和合纤相比差距很大。衡量标准:折皱回复角(Crease Recovery Angle,CRA)棉织物:150-160,羊毛织物:326涤纶织物:285 提高棉折皱回复性,必须进行防皱整理。,折皱回复角(CRA)的测定原理重锤法:重量:重锤1kg,压锤时间:5 sec(急弹性),5 min(缓弹性),数据计算:经向与纬向之和(W+F)。,防皱整理的发展阶段:第一阶段:以脲-甲
17、醛树脂对织物主要是粘胶织物进行整理,以提高干防皱性(DCRA)为主要目标。后又出现三四十年代的氰胺-甲醛树脂,四十年代末又出现二羟甲基乙烯脲从自身缩聚型转变为交联型。(easy care 随便穿)不必拘束,不易起皱。第二阶段:以提高湿防皱性(WCRA)为主要目标,向合纤织物靠近,即洗可穿整理(wash and wear W&W),不因洗涤而产生折皱、不需熨烫即可穿着。所以又称免烫整理(non-ironing),多使用二羟甲基乙烯脲,双羟乙基砜等,不仅用于棉织物,而且用T/C、T/R等织物,不仅干防皱性好,而且湿防皱性较高。整理的应用面扩大,包括服装、日用纺织品、床单、窗帘等。,第三阶段:耐久压
18、烫整理(permanent press or durable press)简称PP或DP整理。一方面防皱性提高,另一方面防皱反应在成衣加工中完成,可按服装的尺寸、形态进行处理,获得平整、定型的持久效果,如裙裥、裤线等,所用试剂:二羟甲基二羟基乙撑脲,二羟甲基丙撑脲等。第四阶段:自七十年代开始,以前各阶段防皱提高,伴随其它性能变化,主要是强度下降,且防皱性愈高,强度下降愈严重,据测定:防皱性提高 20,强度下降7%。手感、耐磨,吸湿性等均有不同程度下降。本阶段特点:平衡弹性和强度的关系,弹性维持洗可穿水平,机械能性要有所改善。设法减少甚至消除甲醛释放,达到低甲醛甚至无甲醛(Low non-for
19、maldehye or formaldehye-free)总之,不重量的提高,而重质的改善。所用试剂:醚化二羟甲基二羟基乙撑脲等。,发展阶段之比较,第二节 织物折皱产生原因及防皱方法,纤维的弯曲形变可以看作是拉伸和压缩综合作用的结果,从微观角度来看,是结构单元的拉伸和压缩,所以弯曲形变可以归结于拉伸和压缩形变,而且经研究表明,弯曲回复性与拉伸回复性之间具有对应关系,即可以使用拉伸回复性研究弯曲回复性。纤维素纤维整体上属刚性材料,不易变形,但超分子结构不均一,在无定型区,整列度或侧序度差,结构疏松,结合力低,H-键易被折散,链段易发生相对滑移,羟基易在新位置上以新的H-键结合,当外力除去后,其会
20、阻碍链段回复原状,产生回复蠕变。若阻碍力较大,回复速率很慢,且测试时间短,即可认为产生永久形变(塑性形变),不能回复,即形成折皱,故此折皱是由回复速率很慢的高弹形变和完成不能回复的塑性形变造成。,1 普弹回复 2 高弹回复 3 塑性形变 4 折皱形成,Lateral Forces Between Cellulose Chains,主要思想:加强基本结构单元之间的侧向作用力,通过范氏力、H-键,共价链等联结加固。提高纤维刚性,增加初始模量。加速回复速率,提高弹性。从两方面减少永久形变,达到防皱目的。,第三节 常用防皱整理剂 CELLULOSE CROSSLINKERS,要求与条件:可与纤维作用(
21、共价交联)、加强纤维分子间的侧向作用力。无臭、无毒、无刺激性。本身稳定、不易分解;易溶于水相容性好。不影响其它染整加工。价廉,易于应用。分类:醛类(甲醛、乙二醛、丙烯醛等)。N羟甲基酰胺类化合物(酰胺及其衍生物与甲醛的反应物)。环氧化合物。缩醛类(甲醛与多元醇的缩合物)含硫化合物(羟乙基砜),酰胺及其衍生物与甲醛反应生成N羟甲基酰胺类化合物,该反应称为初缩反应。该反应产物(N羟甲基酰胺类化合物)称为初缩体。初缩体作为整理剂与纤维发生反应称为交联反应。,二羟甲基脲(Dimethylol urea-DMU),脲素与甲醛缩合物,故又称脲醛树脂(Urea-formaldehyde)(UF)脲素 二羟甲
22、基脲,二羟甲基乙烯脲(Dimethylol Ethylene Urea-DEMU),由(环)乙烯(撑)脲与甲醛缩合制得,故也叫乙烯脲醛:EUF(Ethylene urea-formaldehyde)乙烯脲,二羟甲基乙烯脲,二羟甲基二羟基乙烯脲(Dimethylol dehydroxy ethylene urea-DMEHEU),二羟基乙烯脲与甲醛的反应物 二羟基乙烯脲 二羟甲基二羟基乙烯脲,三羟甲基三聚氰胺(Trimethylol melamine-TMM),三聚氰胺与甲醛的反应物又称氰醛树脂(MF-Melamine Formaldehyde)三聚氰胺 三羟甲基三聚氰胺,六羟甲基三聚氰胺(He
23、xamethylol melamine-HMM),三聚氰胺与甲醛的反应物又称氰醛树脂(MF-Melamine Formaldehyde)三聚氰胺 六羟甲基三聚氰胺,其它整理剂,二羟甲基丙烯脲(Dimethylol propylene urea-DMPU)二羟甲基三嗪酮(Dimethylol triazone-DMT)二羟甲基乌龙(Dimethylol urou-DU)二羟甲基甲酰胺(Dimethyllol Formaide-DMF),第四节 酰胺与甲醛反应(初缩反应),1.反应历程及(酸碱)催化机理酰胺对HCHO的亲核加成反应酸催化:始于被进攻HCHO之双键,利于其被亲核加成。,碱催化:始于进
24、攻试剂酰胺,氮负离子强化,酰胺亲核加成能力加强。对于酰胺,N上负电荷愈强,愈有利于其亲核进攻,可提高其反应速率,反之亦然。,例:比较在pH=7,T=50时,EU、DHEU分别与CH2O的反应速率 常数K。KEU=9510-4 l/mols,KDHEU=2310-4 l/mols原因:羟基为吸电子基,因诱导效应使N原子上的电子云密度下降。研究证明,不同酰胺的亲核进攻能力比较:,酸和碱在催化正反应的同时亦催化负反应,2.初缩反应的平衡,当初缩反应达到平衡时,反应体系中的甲醛量是恒定的,称为游离甲醛。对于不同的酰胺与甲醛反应达到平衡时,体系中的游离甲醛量亦是不同的。DMEU9%,DMDHEU 13%
25、,DMU 26%,HMM 38%以此亦可以检验初缩反应的完成程度。初缩体中,游离甲醛含量过高,不仅在整理时污染环境,而且会使织物的释放甲醛提高,因此应尽量使游离甲醛降低。,不同酰胺与甲醛反应的平衡状态,.初缩反应条件的选择,pH值在酸性条件下酰胺与甲醛反应易生成大分子量树脂(白色沉淀)在整理时易形成表面树脂,甚至不能使用。此外还可能在整理过程中产生易水解的醚键缩合。在强碱性条件下,反应速度快,所以控制pH=89,微碱性 便于控制反应,生成稳定的初缩体。,酰胺与甲醛的用量比甲醛用量提高,防皱性增加,手感变硬,游离甲醛升高。初缩体中羟甲基的数量依甲醛的用量而定,而且不同的酰胺与甲醛反应,其与甲醛的
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