化學纖維著色
正文
在化學纖維生產過程中摻入適當的顏料或染料,直接製成有色纖維的方法,又稱紡前著色。化學纖維著色與常規染色機理不同。前者是使著色劑均勻地分散在聚合體中,經紡絲成形後著色劑即被固著在纖維中,著色過程屬於物理變化;後者是紡成纖維後再染色,要求染料或顏料與聚合體有一定的結合力和親和力,染色過程主要屬於化學變化。化學纖維著色在纖維生產廠進行,染色則在毛紡廠或印染廠進行。著色纖維和染色纖維的截面如下圖。 化學纖維著色技術於1936年首先用於粘膠、醋酯等人造纖維,後來又用於聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚丙烯腈等合成纖維,現在對聚丙烯、聚醯胺、聚酯等難染的合成纖維也進行著色。對丙綸著色尤為普遍。用著色法生產的有色化學纖維比例逐年都有增加。化學纖維著色與常規染色相比優點是:著色、紡絲可以連續進行;著色均勻,色牢度好;顏料(染料)利用率高;生產周期短、成本低;能使一些高取向度、非極性難染的化學纖維生色。不同的紡絲方法可以採用不同的著色方法,如熔體紡絲有全量著色、母體著色和切片著色等方法。溶液紡絲有原液著色和凝膠著色法。
① 全量著色法:是指在聚合反應時著色。將著色劑在縮聚反應時投入反應體系中形成有色聚合物,直接紡制有色纖維;或先製成切片,間接紡制有色纖維。全量著色法不需要專用設備,適用於大批量生產。缺點是設備沾色,換色前要進行清理。
② 母體著色法:指在本色切片中摻入一定比例的有色切片共同輸入紡絲機紡制有色纖維。優點是對設備沾色少,使用方便,易於換色,適宜紡中、深色纖維,但要求有色母粒與本色切片能高度均勻混和。也可以用計量泵把著色劑直接地或以糊狀注射到聚合物熔體中紡製成有色纖維,稱注射法。
③ 切片著色法:將著色劑與本色切片在乾燥過程中同時乾燥並混和,著色劑通過擴散作用以及和切片摩擦帶電,使超細的粉狀著色劑均勻地包覆在本色切片表面。優點是對設備的污染少,換色時間短。切片著色的效果,取決於著色劑在聚合體中的溶解度和分散性質,與切片表面積有直接關係。
④ 原液著色法:在紡絲溶液中加入適當的著色劑,經充分混和、溶解和過濾,也可在進入噴絲頭之前定量地注入著色劑或有色原液,經靜態混和器混和後紡製成有色纖維。粘膠、腈綸等纖維的原液著色均屬此種。紡絲原液中加著色劑法對設備沾色嚴重,換色要清洗;在噴絲頭前注入法換色方便,不沾污主要設備,但兩種方法輸送精度要求都很高,並且要配備專用混和設備。
⑤ 凝膠著色法:腈綸特有的一種著色法。由於初生腈綸結構疏鬆,纖維經兩次拉伸、乾燥後內部仍留有許多半徑為50~300┱的微孔,所以表面積很大,著色劑或染料能很快地向纖維內部擴散。初生纖維通過染浴完成著色僅需數秒鐘,並能在較溫和的條件下著色。為了獲得均勻的色調,要保證染浴中染料濃度恆定。
化學纖維著色劑有無機顏料、有機顏料、分散性染料等。各種顏料、染料都有自身的特性,應根據不同的使用要求選用。一般的要求是:能高度分散或溶解在被著色的聚合體中,並具有較高的著色能力;加工成形時本身不起變化,並有良好的耐化學、耐曬、耐氣候、耐洗滌、耐摩擦等性能;還必須有良好的熱穩定性。
用顏料作著色劑時須先與分散劑一起進行研磨,達到高度均勻、穩定的分散狀態。粒子大小要求在0.5~1μ之間,這對紡絲十分重要,如分散不良,粒子太大,在纖維成形、拉伸過程中會產生毛絲、斷頭,也可能堵塞噴絲孔。
纖維著色所存在的問題是色譜調節不及常規染色法靈活,在使用中需要將有色纖維拼色,以彌補色譜不全的缺陷。