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滌棉混紡前處理技術(shù)大探討

        

  編者按:染企在對(duì)滌棉針織物和梭織物染色時(shí),會(huì)出現(xiàn)相同的棕褐色染疵斑點(diǎn),大多與前處理不當(dāng)有關(guān)。這種情況滌棉混紡交織針織物前處理大多在噴射溢流染色機(jī)上進(jìn)行,通常在堿性介質(zhì)中,添加分散劑、精練劑和凈洗劑等表面活性劑,傳統(tǒng)加工認(rèn)為,滌棉混紡織物無(wú)論配比如何,其前處理比純棉或純滌綸織物容易,在新技術(shù)應(yīng)用下其實(shí)不然。一般,原棉上含有6%~7%蠟質(zhì)、脂肪、果膠和半纖維素(即不成熟的纖維)等雜質(zhì),若原棉的等級(jí)較低,則雜質(zhì)含量還要高;加之經(jīng)紗上的漿料,滌綸上3%~5%低聚物,以及紡絲和織造過程中的油劑等,其前處理有一定難度。因此本期話題我們將圍繞滌棉前處理技術(shù)工藝進(jìn)行探討。

  ■ 本期話題

  ■ 前處理之棉籽殼  

  低支滌/棉紗線前處理怎樣去除棉籽殼

  低支滌棉紗線如果用常規(guī)滌棉紗線煮練、漂白方法難以將棉籽殼去除。因?yàn)闇烀藜喚€按常規(guī)是在無(wú)壓低堿條件下進(jìn)行的。如果提高堿濃或在高溫高壓下進(jìn)行煮練,雖能去籽殼效果,但滌綸不耐強(qiáng)堿,使纖維損傷嚴(yán)重。有經(jīng)驗(yàn)介紹,采用加壓的較低溫度條件,加入少量燒堿,使棉籽殼充分膨化后,并在練液中加入亞硫酸鈉,與木質(zhì)素反應(yīng)生成木質(zhì)素碳酸鈉,轉(zhuǎn)變?yōu)殁c鹽而溶解于燒堿中,再進(jìn)一步升溫充分煮練,這樣既可減少滌綸的損傷,棉籽殼的去除也能達(dá)到質(zhì)量要求。且亞硫酸鈉對(duì)棉纖維的氧化脆損具有防止作用。

  具體工藝:28tex滌棉紗,單紗強(qiáng)力570g,煮練設(shè)備MZ162臥式精練。

  工藝流程:裝紗-進(jìn)練液-升溫排氣-練液循環(huán)-120℃保溫1h內(nèi)升溫至130℃,保溫40min-放練液-汽蒸40mln-釜內(nèi)沖洗-出紗。

  工藝條件:燒堿7g/L,亞硫酸鈉5g/L,泡花堿lg/L,肥皂2g/L,浴比1∶5。

  該工藝處理后,大部分棉籽殼已溶解去除,有少量殘言棉籽殼也已膨化,經(jīng)水洗可去除。煮練后單紗強(qiáng)力553g,比煮練日下降3%。

  木聚糖酶在棉織物前處理中的應(yīng)用

  棉織物生物酶前處理工藝具有使用條件溫和、節(jié)能省耗和環(huán)境友好的,是目前公認(rèn)的棉織物堿煮練工藝的理想替代工藝。本文研究了木聚糖酶與纖維素酶結(jié)合處理棉籽殼,分析了酶的用量、pH、溫度等工藝參數(shù)對(duì)于棉籽殼處理的效果的影響。木聚糖酶單獨(dú)去除棉籽殼效果甚微,但是將木聚糖酶配合纖維素酶來處理棉織物上的棉籽殼,能達(dá)到很好的處理效果。

  棉籽殼是棉織物中最為頑固的雜質(zhì),與棉纖維中其它雜質(zhì)相比,它的降解通常需要更為劇烈的處理?xiàng)l件和更長(zhǎng)的時(shí)間。

  因此,棉籽殼的去除是實(shí)現(xiàn)棉織物酶精練工藝大規(guī)模工業(yè)化的關(guān)鍵。對(duì)于棉籽殼的去除,提出“現(xiàn)在應(yīng)用于木聚糖酶可能提供一個(gè)最終的解決”。纖維素酶能夠降解棉籽殼中的半纖維素組分,加速棉籽殼降解。用木聚糖酶對(duì)棉籽殼進(jìn)行預(yù)處理,可以大大提高對(duì)棉籽殼的降解效果。近些年來以生物酶替代燒堿對(duì)棉型織物進(jìn)行煮練加工一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。酶制劑在棉織物的精練工藝中的應(yīng)用和研究已經(jīng)有了很大的進(jìn)展,市場(chǎng)上也有多種精練酶制劑出售,但至今未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。

  不同濃度酶對(duì)棉籽殼的處理效果影響

  溫度為60℃,pH=6,時(shí)間60min,浴比1∶20,分別采用不同濃度下的(3g/L,2g/L,1g/L)木聚糖酶和纖維素內(nèi)切酶結(jié)合(0.6g/L)對(duì)棉坯布水解1h,水洗烘干測(cè)試棉籽殼的數(shù)量并用公式計(jì)算棉籽殼去除率。

  不同溫度酶對(duì)棉籽殼的處理效果影響

  溫度為60℃,pH=6,時(shí)間60min,浴比1∶20,木聚糖酶的濃度為3g/L,采用不同溫度下(30℃、40℃、50℃、60℃)木聚糖酶和纖維素內(nèi)切酶結(jié)合對(duì)棉坯布水解,水洗烘干測(cè)試棉籽殼的數(shù)量并用公式計(jì)算棉籽殼去除率。

  不同pH酶對(duì)棉籽殼的處理效果影響

  溫度為55℃,pH=6,時(shí)間60min,浴比1∶20,木聚糖酶的濃度為3g/L,采用在不同pH下的(4,6,8)木聚糖酶和木聚糖酶和纖維素內(nèi)切酶結(jié)合對(duì)棉坯布水解1h,水洗烘干測(cè)試棉籽殼的數(shù)量并用公式計(jì)算棉籽殼去除率。

  資料表明,纖維素酶、木聚糖酶對(duì)棉籽殼有降解作用。于是用木聚糖酶、纖維素酶分別對(duì)棉坯布進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明纖維素酶并不單獨(dú)作用在棉籽殼上,而木聚糖酶單獨(dú)作用在棉坯布上的棉籽殼處理效果并不顯著。

  不同濃度酶對(duì)棉籽殼的處理效果影響

  處理溫度為60℃,pH=6時(shí),采用木聚糖酶和纖維素內(nèi)切酶結(jié)合對(duì)棉坯布水解1h,布面上棉籽殼處理率如下表,由表格可見木聚糖酶與纖維素內(nèi)切酶結(jié)合,在3g/L濃度時(shí)有相對(duì)好的棉籽殼去除率,酶用量越多能夠與棉籽殼有效結(jié)合的更多,因此發(fā)生有效降解作用越大,最終促進(jìn)了棉籽殼的去除作用。而由于酶用量與強(qiáng)力損傷成正比,因此需要嚴(yán)格控制酶用量,不宜選取再高濃度進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

  不同溫度酶對(duì)棉籽殼的處理效果影響

  選取木聚糖酶最高處理濃度為3g/L,pH=6時(shí),采用木聚糖酶和纖維素內(nèi)切酶結(jié)合對(duì)棉坯布水解1h,布面上棉籽殼處理率如下表,由表3可知木聚糖酶與纖維素內(nèi)切酶結(jié)合在溫度為50℃~60℃有相對(duì)好的棉籽殼去除率,遠(yuǎn)高于30℃和40℃的處理效果,由此也證明溫度是影響酶解速率的重要因素,酶在60℃以上酶活會(huì)有下降的趨勢(shì),所以此木聚糖酶的最佳反應(yīng)溫度范圍為50℃~60℃。

  不同pH酶對(duì)棉籽殼的處理效果影響

  木聚糖酶的濃度為3g/L,pH=6,溫度為60℃,采用木聚糖酶和纖維素內(nèi)切酶結(jié)合對(duì)棉坯布水解1h。可以看出pH=6時(shí)該纖維素內(nèi)切酶表現(xiàn)力較佳。而大部分纖維素酶的活性受pH值的影響較大,在最適pH值下,酶反應(yīng)具有最大速度。結(jié)合木聚糖酶酶學(xué)性質(zhì)可得pH約在6左右,木聚糖酶具有較佳的棉籽殼處理效果。

  ■ 本期話題

  ■ 前處理之技術(shù)  

  滌棉混紡低堿短流程前處理工藝技術(shù)研究

  短流程前處理工藝由于須將原來前處理三步工序所要除去的漿料、棉蠟、果膠等雜質(zhì),集中在一步或兩步中去除,故必須采用強(qiáng)化處理的方法,如提高燒堿和雙氧水的用量,并添加各種高效助劑。因此,雖然短流程前處理工藝節(jié)約了時(shí)間,但是在強(qiáng)堿浴中雙氧水的分解速度明顯增加,滌棉纖維損傷的可能性增大,工藝條件須嚴(yán)格控制。

  紡織品短流程前處理工藝在縮短染整加工工藝流程、降低能耗、提高半制品質(zhì)量和降低成本等方面,發(fā)揮了極其重要的作用。但是,短流程前處理工藝由于需將原來前處理三步工序所要除去的漿料、棉蠟、果膠等雜質(zhì),集中在一步或兩步中去除,故必須采用強(qiáng)化處理的方法,如提高燒堿和雙氧水的用量,并添加各種高效助劑。因此,雖然短流程前處理工藝節(jié)約了時(shí)間,但是在強(qiáng)堿浴中雙氧水的分解速度明顯增加,滌棉纖維損傷的可能性增大,工藝條件需嚴(yán)格控制。此外短流程前處理后布面pH值高,需要大量水洗,廢水量大、含堿量高也不利于環(huán)保。多數(shù)短流程前處理工藝由于去雜效果差,因此,目前主要用于含棉比例較低的滌棉混紡織物。而低溫活化氧化短流程前處理工藝中所需的活化氧化劑存在價(jià)格昂貴的問題。

  針對(duì)上述問題,本試驗(yàn)選用自制的高效環(huán)保精練劑HB101,以價(jià)格低廉的促進(jìn)劑BF104尿素為主要組分和硫酸亞鐵為雙氧水分解促進(jìn)劑,研究開發(fā)一種新型的低堿短流程前處理工藝配方和工藝流程,將其應(yīng)用于滌棉織物,并與傳統(tǒng)前處理工藝進(jìn)行比較。

  隨著環(huán)保精練劑HB101用量的增大,織物退漿率和毛效均逐漸增加;精練劑HB101質(zhì)量濃度6g/L時(shí),織物白度、毛效和斷裂強(qiáng)力均較好。精練劑HB101是由表面活性劑AEO-9、SAS40和異辛醇磷酸酯等復(fù)配而成,它能使工作液快速潤(rùn)濕并滲透到織物內(nèi)部,與織物上天然和外來的雜質(zhì)均勻充分地作用,從而獲得良好的前處理效果。精練劑用量越大,織物上漿料以及蠟質(zhì)等天然雜質(zhì)去除得越多,退漿率和毛效就越大。但是,當(dāng)精練劑質(zhì)量濃度超過6g/L后,繼續(xù)增加其用量退漿率提高不明顯,織物毛效反而有所降低。其原因可能是過高用量的精練劑會(huì)消耗一部分雙氧水,降低了除雜能力。因此,確定環(huán)保精練劑HB101質(zhì)量濃度為6g/L。

  雙氧水用量

  隨著雙氧水用量增加,織物退漿率和白度均逐漸增大,強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)逐漸下降。雙氧水質(zhì)量濃度低于14g/L時(shí),織物毛效隨著雙氧水用量的增加而增大;雙氧水質(zhì)量濃度超過14g/L后,繼續(xù)增加雙氧水用量,織物毛效反而降低。這可能是因?yàn)殡p氧水用量太高時(shí)會(huì)氧化破壞精練劑結(jié)構(gòu),使其表面活性降低,從而降低精練效果;而過高的雙氧水質(zhì)量濃度還會(huì)抑制其自身的分解。因此,確定雙氧水質(zhì)量濃度為14g/L。

  FeSO4用量

  織物的退漿率、白度和斷裂伸長(zhǎng)隨FeSO4用量的提高而緩慢上升;毛效在質(zhì)量濃度達(dá)到40mg/L之后開始快速增加。FeSO4質(zhì)量濃度對(duì)織物斷裂強(qiáng)力影響不大。在低堿前處理?xiàng)l件下,添加少量的FeSO4有利于催化部分雙氧水分解產(chǎn)生適量的高活性HO,使?jié){料等雜質(zhì)發(fā)生自由基降解,水溶性提高,易于去除,從而提高織物前處理后的毛效。但是FeSO4用量過多,分解產(chǎn)生的高活性的游離基過多,會(huì)引起纖維的過度損傷以及Fe3+離子的殘留而使織物泛黃。綜合考慮工藝成本和各項(xiàng)工藝指標(biāo),選取FeSO4質(zhì)量濃度為60mg/L。

  水玻璃用量

  織物退漿率和白度均隨水玻璃質(zhì)量濃度的增加而逐漸增大。但當(dāng)水玻璃質(zhì)量濃度超過2g/L后,織物毛效和斷裂強(qiáng)力下降。其原因可能是隨水玻璃質(zhì)量濃度增加,沉積在織物上的硅垢較多,溶液pH值增大,F(xiàn)e2+離子對(duì)雙氧水的催化分解能力提高,分解產(chǎn)生過多的高活性游離基,從而引起纖維素纖維過度損傷。故確定水玻璃質(zhì)量濃度為2g/L。

  促進(jìn)劑BF104用量

  當(dāng)促進(jìn)劑BF104質(zhì)量濃度小于20g/L,織物毛效、退漿率和斷裂強(qiáng)力隨著用量的升高而增加;促進(jìn)劑BF104質(zhì)量濃度高于20g/L后,織物毛效、斷裂強(qiáng)力反而降低。其原因可能是促進(jìn)劑BF104的主要組分是尿素,堿性條件下,雙氧水分解產(chǎn)生的過氧化氫根自由基和尿素相互作用形成絡(luò)合物,有助于加快雙氧水的分解,因此,加人適量促進(jìn)劑BF104有利于提高處理后織物的各項(xiàng)性能指標(biāo)。但促進(jìn)劑質(zhì)量濃度高于20g/L后,隨反應(yīng)的進(jìn)行,溶液pH值下降,雙氧水和尿素會(huì)反應(yīng)產(chǎn)生高活性的游離基,導(dǎo)致織物毛效和斷裂強(qiáng)力下降。尿素用量過高,還會(huì)提高水體的氨氮含量,造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。綜合考慮,促進(jìn)劑BF104質(zhì)量濃度宜為20g/L。

  綜上,滌棉織物短流程低堿前處理較佳工作液配方為:精練劑HB1016g/L,促進(jìn)劑BF10420g/L,水玻璃2g/L,雙氧水(25%)14g/L,F(xiàn)eSO460mg/L?!?張衡

  工藝點(diǎn)評(píng):傳統(tǒng)前處理和短流程低堿前處理工藝比較:短流程低堿前處理工藝與傳統(tǒng)工藝相比,織物退漿率和毛效稍有所下降,斷裂強(qiáng)力下降較多,由傳統(tǒng)工藝的900N以上降到620N,但是織物白度和斷裂伸長(zhǎng)高于傳統(tǒng)前處理工藝。各項(xiàng)指標(biāo)綜合顯示,此短流程低堿前處理如加以適當(dāng)改進(jìn),減小織物損傷后,可以用于滌棉織物的前處理。

  ■ 本期話題

  ■ 前處理之工藝  

  滌棉混紡織物前處理工藝與棉織物處理的區(qū)別

  由于目前滌棉混紡織物是在棉織物染整工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行,工藝流程及設(shè)備安裝路線也大體相似,因此帶來一些不便之處,因此本文從燒毛、退漿、煮練、漂白、絲光、增白、熱定型等各個(gè)具體工序進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

  聚酯纖維與棉纖維的理化性質(zhì)不相同,在染整加工時(shí),兩者應(yīng)兼顧,纖維混紡比例不同時(shí)應(yīng)有相應(yīng)的工藝。由于目前滌棉混紡織物是在棉織物染整工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行,工藝流程及設(shè)備安裝路線也大體相似,因此帶來一些不便之處,分述如下。

  燒毛

  棉織物前處理工藝是先燒毛后退漿、煮練。滌/棉織物雖然也將燒毛列在退煮之前,但可能帶來不利之點(diǎn),如聚酯纖維沒有來得及燒掉,受高熱形成小溶珠散布在織物表面,在用某些分散染料染色時(shí)會(huì)因此產(chǎn)生色點(diǎn);滌/棉織物常用PVA漿料上漿,經(jīng)燒毛高溫作用后退漿時(shí)PVA較難退掉,織物上油污也將會(huì)固著,影響織物白度。但由于坯布燒毛的工序順當(dāng),管理方便,燒毛機(jī)的清潔要求不高,除了個(gè)別漂白滌/棉品種在練漂后燒毛,及個(gè)別深色卡其在染后燒毛外,坯布燒毛仍是切實(shí)可行的。

  燒毛時(shí)布身溫度要求低于180℃,溫度過高,則布幅收縮過大,手感發(fā)硬粗糙,強(qiáng)力下降甚至脆損。對(duì)稀薄、網(wǎng)眼、提花織物更應(yīng)引起注意。

  燒毛設(shè)備仍以氣體燒毛機(jī)為好,用于滌/棉織物的燒毛機(jī)火口上方有冷流水輥筒,燒毛時(shí)織物在輥筒上包繞,可吸去布身熱量,降低布身溫度?;鹂谶€可轉(zhuǎn)動(dòng),針對(duì)不同織物采取不同的火口角度,如切線燒毛、透燒、直燒等。燒毛后落布時(shí)布身溫度應(yīng)在50℃以下,可用冷風(fēng)或繞經(jīng)大冷水輥降溫或噴霧降溫。干落布應(yīng)加裝靜電消除器以免落布上齊,或者織物被卷繞到落布架上。

  退漿

  滌棉混紡織物多用PVA及其混合漿料上槳,退漿時(shí)可采用堿退漿。堿退漿工藝用燒堿5~10g/L,潤(rùn)濕劑適量,80℃軋堿后堆置0.5~1h,熱水(80~85℃)沖洗,冷水洗。水洗時(shí)水量要充分,防止退下的漿料重新吸附到織物上,影響染色,退漿率要求達(dá)到80%。氧化劑退漿可用亞溴酸鈉1~2g/L,pH9.5~10.5,室溫浸軋后堆15~20min,用3~5g/L燒堿于85~90℃堿洗,再用熱水、冷水洗凈。也可用燒堿—過氧化氫液退漿。

  煮練

  滌棉混紡織物上漿料以PVA為主時(shí),可以退煮一次進(jìn)行,若是漿料以淀粉為主時(shí),仍應(yīng)經(jīng)酶退漿后再煮練。由于聚酯纖維耐堿性較差,煮練工藝應(yīng)比棉織物煮練溫和。目前滌棉混紡織物煮練方法有兩種,一種是低濃度堿、高溫汽蒸煮練工藝;另一種是堿濃度高、熱堆置的工藝。煮練設(shè)備以平幅汽蒸設(shè)備為主,繩狀煮練容易造成折皺,一般不用,但也有少數(shù)工廠用繩狀煮練處理印花用中薄型坯布。目前生產(chǎn)上趨向用雙氧水或亞氯酸鈉進(jìn)行快速煮漂一浴法,已取得初步成功。

  漂白

  滌棉混紡織物漂白主要是為了去除棉纖維中的天然色素。氯漂僅用于深色滌/棉卡其的漂白。氯-氧雙漂工藝也可用于中、淺色品種的前處理。亞漂去除棉籽殼能力強(qiáng),對(duì)煮練要求不高,但受設(shè)備限制。氧漂白度較好,不污染環(huán)境,對(duì)設(shè)備腐蝕小,是目前應(yīng)用最廣泛的漂白方法。氧漂常用堿-氧雙漂工藝,即用過氧化氫(100%)5~7g/L,水玻璃(比重1.4)7~10g/L、滲透劑及燒堿適量,pH值10.5~11,在100~102℃時(shí)汽蒸40~90min,然后再重漂白一次,兩次工藝完全相同。

  對(duì)漂白織物應(yīng)在熱定型前后各漂一次,并結(jié)合聚酯纖維與棉纖維的增白加工,棉增白宜放在第二次漂白時(shí)同浴進(jìn)行。

  絲光

  絲光是為了改善棉纖維的上染性能,考慮到聚酯纖維不耐高溫強(qiáng)堿的作用,沖洗堿液及去堿箱溫度不能高于80℃,絲光水洗后,布上帶堿量應(yīng)盡量減少,出布時(shí)pH值控制在7左右。絲光設(shè)備可用布鋏絲光機(jī),也可以用直輥絲光機(jī)。

  增白

  滌棉漂白織物及白地面積大的印花織物,漂白后均需再用熒光增白劑DT增白,可浸軋、烘干后在熱定型時(shí)同時(shí)固色,定型后棉再用增白劑VBL在氧漂時(shí)同浴增白,并可同時(shí)除去多余的增白劑DT。

  熱定型

  熱定型是合纖及其混紡織物的特殊工序。滌綸是熱塑性纖維,當(dāng)含滌綸的織物進(jìn)行濕熱加工時(shí),會(huì)產(chǎn)生收縮變形和折皺痕,通過熱定型工序可以防止上述疵病,并且對(duì)織物的光擇、手感、強(qiáng)力、抗起毛球等性能都有一定程度的改善。熱定型溫度要嚴(yán)格掌握,否則將影響織物的染色性能、熱穩(wěn)定性和表面平整性。

  滌棉混紡織物一般采用干熱定型工藝,熱定型設(shè)備以熱風(fēng)針鋏鏈臥式熱定型機(jī)應(yīng)用最廣泛。此機(jī)由進(jìn)布裝置、超喂裝置、針鋏鏈、擴(kuò)幅裝置、熱風(fēng)房、出布冷卻裝置等組成。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),織物由超喂裝置上針鋏鏈,所謂“超喂”即喂布速度大于針鋏鏈運(yùn)行速度,如此可降低織物經(jīng)向張力,有利于擴(kuò)幅,又可使織物在經(jīng)向能夠有一定的回縮。針鋏鏈的作用類似絲光機(jī)布鋏鏈的作用,是兩條由針板組成的環(huán)形長(zhǎng)鏈,運(yùn)行時(shí)針板上的尖針刺入左右布邊,帶動(dòng)織物向前運(yùn)行進(jìn)入熱風(fēng)房并逐漸擴(kuò)幅。熱風(fēng)房中循環(huán)流動(dòng)熱空氣,溫度控制在聚酯纖維的玻璃化溫度與軟化點(diǎn)之間,以190~210℃較為合適,經(jīng)過15~30秒作用,織物由針鋏鏈送出熱風(fēng)房,以適當(dāng)速度將織物冷卻,使熱定型狀態(tài)得以固定,落布時(shí),可向布面吹冷風(fēng)或繞經(jīng)大冷水輥筒來降溫,使織物溫度降至50℃以下。

  熱定型工藝順序有幾種。①坯布定型,可消除織物在紡織過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,染整時(shí)不致造成嚴(yán)重變形及消除皺痕、裙子皺等。但由于定型時(shí)的高溫將造成退漿及去油污困難,此法較少應(yīng)用。②中間定型,是將定型工序安排在練漂之后、印染之前進(jìn)行,此法不致影響退漿工序,而且可以消除前處理產(chǎn)生的折皺,減少織物在印染工序時(shí)的收縮,避免升華牢度低的染料在定型時(shí)升華沾污設(shè)備與織物,但要注意控制好定型溫度,此法應(yīng)用較為廣泛。③后定型,是在染印后進(jìn)行,可以提高可溶性還原染料給色量,成品尺寸穩(wěn)定性及平整度較好,但應(yīng)注意選用升華牢度高的染料,此法較少應(yīng)用?! ?/p>
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