索结构在桥梁工程中的应用及基本防腐处理措施 摘要:研究目的:索结构在桥梁工程中得到了日益广泛的应用,其主要应用桥型范围是悬索桥、斜拉桥、拱桥、系杆拱桥等,索的构造也相应分为缆索、拉索及吊索等多种类型,根据桥梁索结构所处的环境条件,相应对其提出了很高的防腐性能要求。研究结论:索结构由于其优异的材料性能特点,在桥梁等多种工程中得到广泛应用,为保证长期安全使用,对索结构的防腐应采取综合工程措施。目前对构成索结构的材料采取的基本防腐处理措施主要为热浸镀锌和环氧喷涂处理。关键词:桥梁工程;索结构应用;腐蚀特点;防腐措施;热浸镀锌;环氧喷涂随着我国桥梁建造水平的提高,在对桥梁与运输服务的综合效益、与周边环境相协调的景观要求、与结构使用寿命相一致的耐久性设计等方面都提出了更高的要求,悬索、斜拉等桥型结构的应用日趋普遍,对索结构的防腐处理提出了新的要求与课题。1索结构在桥梁等工程中的应用特点索结构在桥梁工程中得到了日益广泛的应用,根据索的应用部位、结构受力及变形特点,主要包括缆索、拉索及吊索等多种类型,索的材料主要由钢丝束、钢绞线、钢丝绳等柔性构件构成,同时部分有类似功能要求的构件也可采用圆钢等(如小跨度吊桥的吊杆等),索结构在桥梁工程中的主要应用桥型结构范围是悬索桥、斜拉桥、拱桥、系杆拱桥等,其中包括悬索桥的主缆索和吊索、斜拉桥的斜拉索、拱桥及系杆拱桥的吊索、水平拉索(明索)等,对于一些桥梁结构的特殊处理(包括施工过程中的临时受力需要)及旧桥加固等有时需采用体外索的处理形式,也属索结构在桥梁工程中的应用范围。另外,也有一些诸如预应力锚索等也在包括桥梁等很多工程中得到日益广泛的应用,特别在水电、高挡墙路基、桥梁以及其它各种加固工程等应用十分广泛,对保证工程安全、有效控制工程投资发挥了重要作用,尽管有些严格从结构特点上判断不属于索结构,但从防腐处理考虑则很多具有类似的技术要求。对不稳定的岩(土)体采用预应力锚索体系进行整体加固已成为目前基本选择和常规做法,工艺上也具备愈加成熟的特点,在道路工程设计施工中也常常面临高路基工程,从满足受力要求、节省工程量、节约占地需求、降低工程投资、改善外观效果等方面考虑,自立互锚(或半自立锚固)混凝土挡土墙也应用较多,山区地形条件更是如此,桥梁工程中也有较多应用工程实例,以切实保证结构安全及设计合理,如在万州长江二桥的锚碇结构设计中,根据工程地质条件,为保证结构安全及有效控制工程量,锚碇前端采用了预应力岩锚体系。目前,从桥梁跨度、桥型构造特点、结构美观、施工条件等各种因素综合考虑,索结构在桥梁工程中的应用前景十分广泛,包括永久工程及临时工程等,尤其是钢索的柔性结构特点对施工可以带来很大便利,而随着材料科学的不断发展,用于索结构的主要材料钢丝、钢绞线、钢丝绳等材料强度不断发展、规格系列越发齐全、防护水平显著提高,同时设计计算分析水平及施工操作水平也迅猛提高,以上各种条件变化为索结构在桥梁工程中日益广泛的应用创造了良好条件。根据腐蚀条件及长期使用经验,对包括桥梁用各类索结构的防腐处理引起工程界愈加高度的重视,成为衡量桥梁工程设计施工质量、保证结构耐久性关键控制因素之一,结合有关防腐处理研究部门及相关生产厂家的共同努力,其防腐处理的工艺及技术水平也有了很大提高,除对索结构的基本材料钢丝、钢绞线等本身外表面必须进行必要的防腐处理,通常采用热镀锌或环氧涂层防护等处理措施,还需对成型后的缆索或索股等采用其它防护处理措施,为切实保证其有效防护使用年限要求、提高整个工程的使用性能条件提供良好保证。对由平行钢丝或钢绞线构成的各种拉索、吊索等构造,其成型规格尺寸通常不是很大,一般外表面采用热挤PE进行防护,应在工厂进行专业化施工,同时PE材料也具备较好的现场修补条件,热挤PE有单层或双层构造,外层有多种色彩选择,可以满足防护及景观效果等多方面要求;悬索桥主缆在成桥后需对其采取综合防护处理,有较高技术要求;对于由钢丝绳构成的索结构通常可采用涂装或油脂防护;此外,对索结构的锚固与其它构造的衔接处理也高度重视,采取了一系列工艺改进措施。2桥梁索结构应用中存在的主要问题由于索结构基本为体外构造,暴露于大气环境之中,处于十分不利的腐蚀环境条件,因此,用于桥梁工程时必须充分考虑其很高的防腐性能要求,不仅包括索的自身防腐处理,对其与相关构造的衔接处理也需予以高度重视,且在很多情况下成防腐薄弱环节及影响结构安全的控制因素,必须采取有效措施切实保证其耐蚀性要求,为确保结构整体安全创造有利条件。在以往国内外桥梁工程设计施工中,尽管针对索的防护重要性有一定认识,通常也都采取了相应的防护处理措施,但由于受当时防护处理技术水平、认识水平及重视程度不够的制约影响,因而由于对索的防护处理不力、影响工程正常使用及需要进行返工处理的工程实例很多,而进行相应事故的处理投资费用很高,且费工费时,对正常交通一般也会造成很大影响,个别严重的还会造成工程报废,所造成的影响及损失更大,从结构特点及以往工程实例特点分析,其中斜拉桥出现的问题更多一些,由此造成了很大的直接及间接损失,拱桥的吊索也很容易发生类似问题。针对悬索桥结构而言,对其主缆的防护历来十分重视,通常除对材料本身进行必要的防护处理外,对成型后的缆索外表面通常还会采取一系列其它防护处理措施(结构封闭及涂装处理),使之缆索处于相对封闭状态,同时主缆的受力特点也决定了其受力条件较为均匀,应力幅度变化相对不大,两端连接锚头基本采用工艺成熟的热铸锚工艺,材料性能匹配较好,通常不会出现腐蚀局部薄弱环节,基于以上特点,悬索桥由于主缆防护处理不利出现重大工程事故的不多,因而就主缆防护存在一定的重视不够或认识不足之处,在较长一段时间就此方面的技术发展进步相对不大,但并不表明其缆索的的防护处理就不存在技术问题。由于大跨度悬索桥对主缆索进行了封闭处理,进行相应检查较为困难,有些问题不能及时发现和暴露出来,但近年来美国、日本等国家对以往修建的大跨度悬索桥主缆索进行的相关检查(拆除外表面涂装及缠丝后)中发现,其主缆钢丝的锈蚀现象较为严重和普遍,主要原因是虽然对钢丝自身及缆索外表面进行了相关的防护处理,但外表面防护处理仍难以完全避免外部水汽浸入,防护涂层的龟裂及索鞍、索夹等防水薄弱环节的存在是主要原因,而水汽一旦浸入则很难顺利排出,由此形成主缆内部湿度很大,严重恶化了其腐蚀环境,造成钢丝锈蚀,因而近年来除该改进缠丝材料构造及工艺、采取进一步的封闭措施外,还考虑采用必要的除湿设备,当然工程投资会有所增加,但考虑长期使用目的仍是必要的。我国进行现代意义的大跨度悬索桥建设时间不长,各桥梁工程对主缆也尚未进行相关检查,有些可能出现的问题也尚未暴露出来,但借鉴国外经验,对主缆防护采取各种加强措施仍是十分必要的。国内外桥梁工程由于对索的防护处理不利造成较大影响及损失的主要工程实例有:德国汉堡的Kohl-brand Estruary桥,由于斜拉索腐蚀严重,建成的第三年就更换了全部的斜拉索,耗资达6 000万美元,是原来斜拉索造价的4倍;委内瑞拉的Maracibo桥,建于1958~1960年间,受当时技术水平制约,其斜拉索没有进行镀锌处理,采用一般的涂漆防护,经过不断的风雨侵蚀,斜拉索锚头处的锚箱罩盖率先损坏,进而使得斜拉索与上锚箱的接口处发生锈蚀,且相当一部分锈蚀十分严重, 1979年发生个别斜拉索断裂,因此决定对全桥斜拉索进行更换,全部进行镀锌处理,并采用了含有铅质的酚醛树脂糊膏进行表面防护,且换索后拉索根数增加一倍;我国广州海印大桥于1988年年底建成, 1995年起陆续发生索股断裂及松断事故,调查表明产生的主要原因是管道压浆工艺未能保证拉索顶部灌注饱满,造成拉索直接与空气接触进而发生锈断,为防止事故的进一步发生,被迫进行全桥换索工程,耗资大量资金及时间; 2001年11月7日,宜宾南门大桥(拱桥)倒塌,事故调查发现拉索已经发生严重生锈;此外,国内外还有许多斜拉桥建成后陆续进行了局部换索或其它处理。美国在1903年建世界上第一座现代化长跨度悬索桥W illiamsburg桥,受当时技术水平和造价制约,没有对钢丝进行镀锌处理而采用一般防护,建成后仅7年就发现钢丝锈蚀断裂, 1922年对缆索补缠镀锌钢丝,但1934年又发现主缆内有水从锚碇处流出,虽陆续采取了多种处理方案,但都没有能够阻止锈蚀发展, 1992年开始被迫进行为期3年的主缆维护工作,耗资7 300万美元。3索结构的腐蚀特点索结构在桥梁工程的应用环境特点基本处于高空之中,主要的腐蚀环境是大气环境腐蚀,在高纬度地区,对悬索桥主缆索通常还要考虑到积雪对缆索的影响。目前构成桥梁索结构的材料基本为高强度钢丝或钢绞线组成,另外钢丝绳在悬索桥吊索中也有较多应用,而钢绞线或钢丝绳也是由不同直径的钢丝在工厂再加工而成,因此高强度钢丝是桥梁工程中索结构的最基本材料,属冷拨碳素钢,包括强度等各项技术指标不断取得提高,目前在不进行镀锌处理等条件下其标准强度多为1 860MPa,而2 000MPa及以上标准是今后的发展方向,且多采用低松弛系列,能够更好地适应工程实际需要,同时,在对钢丝进行镀锌处理过程中,钢丝表面会有一定损伤,因此镀锌钢丝(或钢丝绳)的抗拉强度等有所降低,目前相关标准中通常采用1 600~1 700MPa。由于钢丝的含碳量较高,通常在0. 75% ~0. 85%之间,因此塑性条件相对较差,在没有进行防护的条件下其抗腐蚀性很差,造成钢丝自身腐蚀的主要原因包括应力腐蚀及疲劳腐蚀:应力腐蚀是材料在一定环境中由于外加或本身残余的应力,加之腐蚀的作用,导致金属的早期破裂现象,金属的应力腐蚀破裂主要是对应力腐蚀较为敏感的合金上发生,纯金属很少产生,合金的化学成分、金相组织、热处理对合金的应力腐蚀破裂有很大影响,处于较高应力状态情况下,包括材料内部各种残余应力、组织应力、焊接应力或工作应力在内,且基本为拉应力影响,可以引起应力腐蚀破裂,防止应力腐蚀破裂的主要方法是消除或减少其应力状况,并且通过改变介质的腐蚀性(添加缓蚀剂),选用耐应力腐蚀破裂的金属材料,从而避免相关腐蚀的出现;疲劳腐蚀是钢铁在交变应力作用和腐蚀介质的共同作用下产生的一种腐蚀现象,同时也是在桥梁工程的索结构中发生较为普遍、概率较大的腐蚀现象,减少疲劳腐蚀的主要方法是选择适应相关腐蚀环境的抗腐蚀的材料,同时对材料表面进行镀锌、涂漆等方法减轻疲劳腐蚀的作用。桥梁工程设计施工过程中,针对索结构的应用,从保证其使用安全考虑通常都留有相对较大的安全系数,不同的索结构及材料类型对相应的安全系数有具体要求,尽管如此,各种索结构通常仍是在较高的应力状态下工作的,虽然对于工作疲劳应当没有影响,但是在高应力状态下,腐蚀介质和应力的相互发生作用,如果不进行合理有效的防护处理,其腐蚀是非常容易发生的,腐蚀发生将会大大影响钢丝的受力性能,同时从桥梁工程的构造特点考虑,索结构与其它构造的衔接部位通常也是最易受腐蚀的薄弱的地方,同时悬索桥的主缆索在锚碇范围是通过散索鞍后散开在锚室内进行锚固,而锚碇为地下结构,无论采用何种锚碇构造,锚室内的空气湿度通常都很大,对包括缆索及各种连接构件的防腐都十分不利,目前,在锚碇洞室内通常还需设置排水及除湿设备,以改善洞室内的腐蚀环境条件。1967年12月,美国西弗吉尼亚州和俄亥俄州之间的俄亥俄大桥突然倒塌,事故调查的结果就是因为应力腐蚀和腐蚀疲劳产生的裂缝所致。4钢丝的热浸镀锌处理热浸镀锌工艺在桥梁工程中得到了广泛应用,尤其是在各类索结构的防腐处理中应用更是极为普遍,是目前对钢丝防腐处理的常规工艺方法,对钢丝进行热浸镀锌可以有效防止或减小索结构在制造、运输、架设以及使用过程中的锈蚀,结合其它合理的防腐处理措施,切实保障其耐蚀要求,进而为整个工程的安全长期使用提供良好条件。热浸镀锌工艺已有较长的发展历程,用于钢丝防护主要是随着现代悬索桥的建设而得到发展并逐步扩大其应用范围,美国是世纪上建造现代悬索桥最早的国家,在20世纪30年代就开始在悬索桥上使用主缆及吊索系统用镀锌钢丝,比如世界闻名的金门大桥,而一些没有使用镀锌钢丝的桥梁多因应力腐蚀或腐蚀疲劳而不得不后期进行换索加固。热浸镀锌即是把钢铁浸入温度达440~465℃或者更高温度的熔化锌中进行处理的过程,铁基体与熔锌反应,形成铁-锌合金层覆盖在整个工件表面,镀锌表面有一定的韧性,可耐很大的摩擦及冲击,同时与基体有着良好的结合,钢丝热浸镀锌的基本工艺流程为:除油→水洗→酸洗→水冲洗→熔剂处理→烘干→热镀锌→后处理→收线→成品。热浸镀锌的镀层厚度通常在50~250μm,对于钢丝要求其锌层重量控制在300g/m2以上,同时对附着力按有关要求进行严格的检查控制,镀锌质量保证主要的控制因素包括表面基材处理效果、助熔方式、镀锌时间、引出方式、引出后的处理(锌层均匀性及表面效果)等。5环氧树脂涂层处理5. 1基本材料特点及应用条件环氧树脂是由环氧氯丙烷和双酚基丙烷在碱作用下缩聚而成的高聚物,含有极性高而不易水解的脂肪基和醚键,涂膜的耐化学性好,其结构是刚性的苯环和柔性的烃链交替排列,物理机械性能良好,同时其固化时体积收缩率低,可避免由于内应力的产生影响附着力,由于环氧树脂属热固性树脂,其固化后形成的三维交联的主体结构会导致其很少有分子键滑动,因而使用中需增加其韧性指标,通常可采用胺类固化剂,有机多元胺在常温条件下能与环氧树脂交联固化,所形成的涂膜具有良好的附着力及硬度指标,同时具有耐脂肪烃溶剂性、耐稀酸(碱)性和耐盐水性,防腐性能十分理想。当需要防护处理的金属结构等处于较为特殊的使用环境条件(如埋于地下土层当中等),根据其腐蚀特点及对防腐材料的性能特点要求,可针对配方作进一步改进以满足相关的使用要求。由于煤焦沥青含有环烃结构,如酚或塞酚之类具有很好的抗腐蚀细菌功能,同时具有很好的水下不渗透性,因此,在环氧树脂防腐体系里加入煤焦沥青可使其具有一般环氧树脂所不具有的特性,可以有效提高涂层在土壤中的抗水渗透性及抗细菌腐蚀性能等,其涂料配方由环氧树脂、溶剂、固化剂、填料等组成。根据实际使用环境条件的不同,钢铁等金属材料的腐蚀过程及腐蚀类型较为复杂多样,主要为化学腐蚀及电化学腐蚀等,为保证其使用耐久性及结构安全,必须进行防腐处理,对涂膜的基本质量要求包括涂膜厚度的合理选择、附着力、耐皂化性能、化学耐久性、耐冲击性等。采用环氧树脂涂层防护处理对工艺设备的要求很高,其应用于桥梁等工程的防护处理在美国、日本等国家发展起步较早,国内近年来也发展很快,由于需进行专业化生产的特点,已有部分生产厂家引进了必要的技术和设备,通过消化吸收具备了相应的生产能力。目前在桥梁等工程上应用最多的是环氧喷涂钢绞线(简称SC钢绞线),由于工艺处理复杂,技术要求高,因而其造价相对较高,但由于其优良的防腐性能条件和技术优势使之具备广阔的发展应用前景,主要应用于斜拉索、吊索、桥梁体外索加固、岩(土)体加固及一些地下工程等对防腐性能要求很高的工程,也可用于常规工程,用于桥梁等工程后防腐年限大幅度提高,结构安全更有保障,同时可以有效避免或减少后期损失,如斜拉桥曾较多地发生断索等工程事故需要进行更换处理,其换索施工不仅对正常交通造成很大影响,而且所需费用十分昂贵,各种损失巨大。5. 2SC钢绞线主要技术特点随着高强度预应力钢绞线在包括桥梁等许多工程中日趋广泛的应用,特别是根据各类索结构的构造形式、应用环境特征、腐蚀特点,同时考虑在保证工程整体寿命及结构安全方面的重要作用,对其防腐效果及耐久性提出了越来越高的要求,防腐处理技术的相应发展是其关键,为从根本上有效解决钢绞线的防腐耐久性问题,环氧树脂涂层预应力钢绞线(英文名称 Strand,故简称SC钢绞线)技术得到了很快的发展及应用,从涂装操作特点考虑属粉末涂装法,常用的粉末涂装主要有流动浸渍法和静电喷涂法, SC钢绞线系采用高压静电喷涂法将环氧树脂粉末喷射于钢绞线各根钢丝上,然后加热熔融、固化、冷却,从而在组成钢绞线的各根钢丝外表面形成一层致密的环氧涂膜,为实现这一目标,喷涂前需将钢绞线各根钢丝暂时打散,喷涂后再将其复扭成型。以前对钢绞线的防腐处理通常采用镀锌钢绞线、外表面整体进行树脂填充及涂装环氧层、普通钢绞线外侧设热挤PE防护层等处理方法,而SC钢绞线则是对组成钢绞线的各根钢丝外表面都进行环氧涂膜处理,要求环氧涂膜层有良好的致密性及厚度均匀,因此称之为全涂装钢绞线。SC钢绞线系与其它防腐处理类型的钢绞线的主要区别是由于所用的防腐材料与工艺上的不同,从而造成其防腐效果及钢绞线机械性能方面的较大差异,一般钢丝或钢绞线经镀锌处理后,由于镀锌过程对钢丝表面不可避免地产生一定损伤,因而机械性能均有所下降,体现在设计中的影响主要是强度指标需要降低,另外,镀锌钢绞线表面锌层被刮伤后,刮伤处会产生阴极电化学反应,从而加快腐蚀的发生,其它防腐处理方式也存在一定的薄弱之处,包括防腐效果、物理特性变化、锚具要求、与混凝土的附着效果、对施工操作的影响等方面, SC钢绞线主要技术特点如下:对构成钢绞线的各根钢丝都进行了充分的表面材质调整,各根钢丝一边旋转一边进行涂装处理,与其它涂装法比较,其膜层厚度较薄(平均120 ~180μm)且均匀,同时致密性好,耐磨性强,可靠性高,具有良好的耐离子渗透、耐化学品、耐电压、耐紫外线辐射、耐疲劳性能等基本特点,综合防腐效果十分理想,应用前景广阔。与涂装前的普通钢绞线相比, SC钢绞线的强度及柔软性没有降低,同时,由于涂装处理时的温度不高,不会出现镀锌处理造成的强度损失较大的特点,其强度指标与不涂装钢绞线基本没有区别,松弛率也可保证,十分有利于设计施工控制。普通钢绞线即使出厂不久,局部仍易产生锈蚀或浮锈,而在存放时间较长、保护措施不利条件下或由于施工养护等方面的原因,极易发生较为严重的腐蚀现象,甚至导致报废,而SC钢绞线在制造时需在打散情况下对各钢丝进行表面防腐处理,成型后不会出现防腐蚀薄弱部位,不会发生锈蚀现象,合理的操作可充分保证其涂膜质量。涂装处理后的SC钢绞线较原基材外径变化很小,目前所用的常规锚具、夹片仍可适用,无需另行采用专用锚具,有利于方便施工、合理控制投资。由于膜层厚度相对较薄, SC钢绞线的涂装材料用量较少,有条件作到价格更为合理,现场施工通常不会另行增加费用,目前主要在于出厂价格相对较高,其主要原因在于对设备、技术及操作工艺要求很高等方面因素,同时国内能够生产的厂家也有限,随着普及率的不断提高及各方面条件的不断改善,其价格也会相应降低。6结论(1)索结构由于其优异的材料性能特点,在桥梁等多种工程中得到广泛应用,同时,随着设计施工技术及材料工艺不断发展,其应用范围日益扩大,在工程建设中发挥着极为重要的作用,特别在大型工程建设中具有难以替代的作用。(2)为保证制造质量及精度要求,降低现场工作量及难度,进行工厂化生产制造是主要应用发展方向,应根据工程特点进行合理选择,包括合理的锚固连接构造。(3)根据材料自身及使用环境特点,为保证工程长期安全使用,避免或减少各种损失,对索结构的防腐必须高度重视,采取相应工程处理措施。(4)对索结构的防腐应采取综合工程措施,随着技术进步及认识程度的不断提高,在此方面已取得很大发展。除对索体材料自身进行必要的镀锌、环氧喷涂等措施外,对成型后的索体结构进行热挤PE及其它防护处理措施,可取得良好防腐效果。参考文献:[1]中华人民共和国交通部.公路悬索桥设计规范(报批稿)[S].[2]JTJ 027—96,公路斜拉桥设计规范(试行)[S].[3]GB/T 21073—2007,环氧涂层七丝预应力钢绞线[S].[4]唐清华,郑史雄.斜拉桥与悬索桥的防腐[ J].四川建筑, 2005(1): 125-126.
##职业技术学院毕业论文题目:散棉纤维活性染料染色。院系:轻工分院专业:现代纺织姓名: # # #指导教师:张惠莉二零一二年五月摘 要经过本人实习在石河子华孚纤维有限公司,工艺调色岗位的半年学习里,在华孚基层领导及工艺师傅们的帮助与指导下,本人对染整工艺有一个细致的了解和总结,本文结合自己在华孚工艺调色岗位半年的学习,主要介绍了棉花的性能与品质,活性染料性能,以及散棉的染色原理,经过活性染料的性能与散棉的结合如何达到合格的半成品,为了进一步满足品种的多样化和色泽鲜艳度以及各种牢度的需求,需要对散棉进行前处理、染色、后处理、固色上油等工序,活性染料具有染色方便,色泽鲜艳,色谱齐全,匀染性能好,湿处理牢度稳定等优势,华孚公司采用的是散棉先染色后纺纱,公司领导介绍说,对散棉先进行染色后纺成纱线,即达到环保要求,把排污量降到最低,又可对市场所需流行的颜色有很好主动性,能够根据市场需要,及时对纱线的纤维色比组合以及颜色的色系调整,这样方能得势市场和满足消费者需求的多样化!关键词:散棉纤维、染色、活性染料、质量。目录第一章.散棉纤维、活性染料性能与散棉纤维的染色原理散棉纤维的性能活性染料的性能和散棉纤维的染色原理散棉纤维的染色原理第二章.散棉纤维染色工艺染色工艺流程染色工艺第三章.散棉纤维染色出现的质量问题分析染色中产生的色花、色差、缸差的原因对染色中产生色花、色差、缸差所采取的措施结束语致谢第一章.散棉纤维、活性染料性能与散棉纤维的染色原理散棉纤维的性能棉纤维是属于一种天然纤维素纤维,它具有手感柔软、吸湿性好的优良特点也是市场主导纤维之一,棉花的常规质量指标主要有:长度、棉细度、强度、成熟度、含水、含杂、色泽,轧工质量等。散棉染色或漂白时,需要根据棉花的品质性能,来决定所用的染化料助剂配方用量,和跟棉花及所用染料相对应的染色工艺曲线。棉花的成熟度、色泽、轧工质量分为7个品级,即1~7级,3级为品级标准级,用于散棉染色的棉花最好优于3级以内,也就是华孚染色用棉时常分的3个A、B、C棉细度,A细度棉染色效果最佳。染色用棉时应选择马克隆值(成熟度和细度)适中的棉花,其纤维的成熟度较高,天然扭曲多,有助于纤维间的抱合,强度和弹性好,染色上色率一致,匀染性好,相对后续成纱质量也较好。马克隆值过低的棉花成熟度比较差,染色性很差,染色时上染率很低,上色不均匀,容易产生色花。活性染料的性能活性染料的性能主要包括有,溶解性、直接性、扩散性与反应活跃性四大要素。(1) 溶解性:品质好的活性染料应有良好的水溶性,染料的溶解度和配置的染液浓度,与选用的浴比大小,加入的助剂量,化料时的温度等因素有关。(2) 直接性直接性是指活性染料在染色过程中,被纤维的吸收能力和上染率,染液是通过浸染,以染色助剂辅助转移到纤维之上。(3) 扩散性:扩散性是指染料向纤维内部的移动能力,温度与时间有利于染料分子的扩散,染色过程中扩散系数越大,反应速率和固色率也越高,匀染性和透染程度也越好。(4) 反应活跃性:是指在染色过程中,染料和纤维间产生的反应与结合。染料的反应活跃性也取决于棉花的品质和染色时的温度、时间与PH值等因素。散棉纤维染色原理散棉纤维染色原理,是通过不同纤维的性能与纤维的品质,染料与助剂,设备与工艺几大要素相结合。石河子华孚采用的是染液浸染泵力穿透循环式染色。染色前需对纤维的品质性能进行检验,根据纤维的品质,来调出工艺配方以及制定工艺曲线,对纤维的检验,主要也就包括棉纤维的长度、棉细度、强度、成熟度、含杂率、色泽度等指标。进行染色时,所用染料与助剂,是指根据所需要染的颜色与棉花的品质指标,来决定染色时的配方以及助剂的用量。设备是指染色采用的染色机,散棉染色设备一般采用的是敞口式染缸,由主缸、副缸,染笼组成。设备原理是染液通过泵力对棉花的穿透循环。工艺是指染色生产时所用的工艺,所用工艺是根据棉花的品质,染料的性能,所要染的颜色,所用的染化料助剂,所需要的温度曲线等,制定出的整个染色工艺要求。第二章.散棉纤维染色工艺染色工艺流程生产车间根据每日排单计划安排,将所要投染的纤维均匀的装入染笼内,调入染色机中,通过漂白或染色处理,将原棉纤维加工为漂白棉或色棉,具体生产工艺工序流程依次为:配棉→装缸→入染(包括染色过程中的后处理,固色上油)→脱水→烘干→打包→品质检验。染色工艺散棉染色工艺依次工序为:精炼前处理(煮棉)→染色→后处理(水洗、PH中和、皂洗、热洗水洗)→固色上油。(1) 精炼前处理:天然散棉纤维中存在有较多的油脂蜡质,果胶等杂质,纤维较黄,渗透性也差,为了使棉花有较好的吸水性,以利于在染色中,染料的吸附、扩散,需要对棉花进行煮棉处理,以去除纤维表面的油脂蜡质,果胶等杂质,对棉花的煮练是根据所要投染的颜色,所使用的精炼剂,或者其他煮棉助剂,选择最佳温度和时间进行煮练。精炼后棉花纤维表面较为洁净,吸水性好,且在后续染色中,染液能迅速均匀的渗透其纤维内部,达到和提高染色质量的目的散棉煮练工艺: 1℅ 煮棉剂 70℃×25′ ↓ 排水(2) 染色:把前处理好的棉花,对将要染的纤维重量和颜色,进行配染色所用的各种染化料助剂,根据染化料助剂的性能和所要染的色系,来制定染色的温度与时间。首先把配好的染料,在副缸放水进行搅拌溶解,溶解充分后加入主缸染棉中,染料在染棉中循环10~20分钟后,每10分钟一次分3次,依次加入1/7,2/7,4/7的元明粉。元明粉加完根据所染颜色进行升温,温度的高低标准是根据所染颜色和所用的染料来定的,活性染料通常有60度,80度,85度,95度等染色温度。在达到染色温度要求后,每10分钟一次分3次,依次加入1/7,2/7,4/7的碱。碱加完后,根据颜色的要求来决定所需保温运行时间。保温运行时间结束后,染色也随着排染液而结束进行下到工序。 散纤维染色工艺曲线 : 1∕7 2∕7 4∕7 60℃ ↓ ↓ ↓ 60′ 染料 1∕7 2∕7 4∕7 1′×1℃ 每10分钟加一次碱35℃↓ ↓ ↓ ↓ 排染液 每10分钟加一次元明粉(3) 后处理:染色后有大量染液浮色,盐碱等物质沾附于纤维表面,需要通过充分水洗,过酸中和,加入皂洗剂皂洗,热洗,水洗,来去除纤维表面浮色与盐碱等物质。水洗次数,中和与皂洗的温度、时间,酸和皂洗剂的用量,是根据酸和皂洗剂的浓度和性能,所染颜色,所用的盐碱用量来定的,其后处理目的,就是为了达到染色所需颜色的各项牢度质量指标。散纤维后处理工艺曲线: 一次水洗 二次水洗 三次水洗 50℃×15′ ﹪酸中和 95℃×15′ 水洗 95℃×10 ′ 80℃×10′ ﹪皂洗剂 热洗 热洗 一次水洗 二次水洗 三次水洗 水洗次数和使用的温度与时间根据颜色深浅而定,以上是深色使用曲线(4) 固色上油:中和、皂洗、清洗工艺结束后,纤维表面仍有浮色很难洗除,所以需要通过固色剂来加以改善,把上染的颜色牢牢固住,使其不掉色。固色剂多为高分子螯合物,它能在纤维表面形成保护膜,使染料和纤维紧密结合,达到各项牢度指标要求,它的牢度指标要求包括有:水洗牢度,干、湿摩擦牢度,日晒牢度,汗渍牢度,沾色牢度等等。因为此前经过煮棉、染色、皂洗,纤维表面的蜡质被破坏,造成手感很硬,固好色后,同时需要上油剂柔软、抗静电处理,来加以改善纤维的手感和后续纺纱的可纺性。固色剂,柔软油剂,抗静电剂的用量,与使用的温度和时间,是根据颜色的深浅而定。散纤维固色工艺曲线 ﹪柔软剂 1℅抗静电剂 50℃×10′ 5′ 10′ 2﹪固色剂 排水双氧水漂白工艺曲线:水洗一次 1﹪片碱 8﹪双氧水 95℃×60 ′ 水洗一次 50℃×10′ 50℃×10′ 水洗一次 1﹪酸中和 ﹪保险粉 以上是本人在华孚工艺调色岗位,半年学习期间用到的染色工艺曲线第三章.散棉纤维染色出现的质量问题分析染色中产生的色花、色差、缸差的原因(1)染色中产生的色花主要问题有:装笼时,棉花的装笼不均匀,所投入棉笼里的棉块时大时小,或者是装笼重量超负荷使棉饼的密度太大,导致煮棉或染色时染液不易渗透。煮棉时,加入的助剂用量不够,或者是煮棉温度与时间没到位,产生棉煮不透或煮不均匀。染色时,化染料的时间或温度没到位,导致染料未得到充分溶解就加入染缸进行染色。主缸染液浴比太少或泵力压力太小穿透循环不均匀。加入的元明粉和碱的用量未按时按量,使上染不稳定或上染不均匀。过酸时中和时间或温度没到位,导致中和不均匀。皂洗时,所加入的皂洗助剂不匀,或温度升温过快,导致纤维与温度的结合反应过大,固色上油时,加入的固色剂不均匀,使棉与固色剂接触不匀,或者是浮色为洗干净就进行固色,一般固色时出现的色花表现在棉饼的中心,也就所谓的笼芯,以上每个环节都是染色时产生色花的致命因素。(2)染色中产生的色差,缸差的主要问题有: 缸与缸所用的染料有出入,一般染料的出入误差,出现称料员或者称料所用的电子秤,称染料重量不一致或者是称料的电子秤计量失真,导致染出色棉出现缸差,染料重量不一致的缸差,最终是导致色棉缸与缸之间的深浅不一致。装笼工在装棉饼时,缸与缸的重量装的不一致,重量有多装或少装,导致深浅上的色差和缸差,煮棉时的温度和时间缸与缸的偏差,染色时的所用染液浴比大小,缸与缸的不一致,所加入的染色助剂或元明粉和碱时间不一致,保温运行时的温度与时间不一致,中和,皂洗时,加入的用量不一致或温度与时间不一致等等。以上每个环节,不管是人为的因素或设备的误差,均可导致出缸色棉的色差和缸差。对染色中产生色花、色差、缸差所采取的措施(1)对染色中产生的色花所要采取的措施主要有:在装笼时,装笼棉花要均匀,投入棉块大小要一致,对装笼的密度进行合理调节。煮棉时,加入的煮棉精炼剂用量,温度与时间要到位。染色时,化染料要充分溶解,主缸染液浴不能太少,染缸主泵的泵力不能过小,加入的盐碱用量要按时按量不可随意性,过酸中和时间和温度要到位充分,皂洗时的温度要控制好,不能升温过快,避免升温过快导致棉与温度的结合反应过大,固色上油时,对固色剂要充分稀释均匀的加入。以上每个环节在染色过程中都是控制色花的重要点。(2)对染色中产生的色差、缸差所要采取的措施主要有:对缸与缸所用的染料重量误差要减到最小,浅色重量误差不得超过2克,深色用量不得超过10克,需经常对计量电子秤进行标准砝码校正,控制好装笼的重量误差,缸与缸的重量误差不得超过5公斤。煮棉时的温度与时间缸与缸要一致。染色时的染液浴比大小要保持一致,染色时所用到的染色助剂,或元明粉和碱的用量要一致,按时按量的加入。保温运行时的温度与时间要一致。中和,皂洗时加入的用量,温度和时间缸与缸要确保一致。以上的这几个环,如果控制把握得当,均能减少色差和缸差的出现。结束语:三年的大专生活一转眼就这样已走入了尾声,我的校园生活同时也就要划上句号,而我的人生却只是一个逗号,从这里走出,我心无比的不舍和眷恋,不过随着校园生活的结束,对我的人生来说,恰恰只是我踏上社会的第一步,也是我人生道路一个新征程的开始。我要把所学到的知识应用到实际工作中去,这样才不会辜负老师们的教诲和父母的期望,同时也是去实现我人生价值的一个体现。回首这三年,生活和学习中有快乐也有艰辛。感谢老师这三年来,孜孜不倦的教诲和对我成长的关心与爱护。 三年了仿佛就在昨天,学友情深,情同姐妹。这三年校园的风风雨雨,我们一同走过,充满着关爱和欢乐,只是今后大家各奔前程,很难有机会像以前一样一起学习,一起打闹了。希望大家都能在这社会上活出自己的精彩,活自己的价值。这三年的相处,将给我留下太多值得珍藏的最美好的记忆。经过在石河子华孚纤维有限公司,调色工艺岗位的半年学习和工作中,通过我对工作的认真和刻苦学习,我终于完成了我的《实习论文》,里面记录的都是我这半年所学到所了解的染整知识,虽然我的实习论文写得不是很华丽或者还有很多不足之处,但我可以很自豪的说,这里面所记录的都是我从离开学校到工厂实习半年的汗水和劳动。致谢:在这里我首先感谢我的父母,在我的十几年求学历程里,离不开父母的鼓励和支持,是他们辛勤的劳作,无私的付出,为我创造良好的学习条件,才能顺利完成我的学业,感激他们一直以来对我的抚养和培育,今后我会更加努力的学习和工作,不辜负父母对我的殷殷期望!我一定会好好孝敬和报答他们。我衷心感谢校方各级领导,你们的严谨、细致,认真的态度,以及一丝不苟的作风,是我今后人生和工作中学习的榜样,同时也特别要感谢张惠莉老师,感谢她这三年来的教导和爱护,我不是您最出色的学生,而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨,学识渊博,思想深邃,视野雄阔,为我营造了一种良好的精神氛围。是她在我毕业和在工厂实习的最后关头,给了我们巨大的帮助与鼓励,在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度,严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅,这三年的成长将是我以后工作和学习的一笔无形财富。同时也感谢石河子华孚纤维有限公司,给了我结束学业前实习的一个平台,感谢公司的领导和对我帮助与指导的师傅们,在工作中和生活中是你们对我认真的指导与爱护,让我能够顺利完成的我实习论文。
进入21世纪,绿色环保纺织品成为纺织品种的新视点,在运用千变万化的织物组织和日新月异的织造、印染新技术的同时,开发符合环保标准的新产品是一个重要途径。绿色环保大豆蛋白纤维的研制成功是人造纤维家族的最新突破,符合我国纤维发展的方向。大豆蛋白纤维是利用榨油后的豆粕通过添加功能性助剂,经湿法纺丝而成的再生蛋白质纤维,该纤维不仅具有单丝纤度细、比重轻、强伸度高、耐酸耐碱性好、光泽好、吸湿导湿性好等特点,还具有羊绒般柔软手感、蚕丝般柔和光泽、棉纤维的吸湿性、羊毛的保暖性等优良服用性能,也是迄今为止唯一由我国科技人员自主开发并在国际上率先取得工业化试验成功的纤维材料。 大豆蛋白纤维作为一种纺织原料,只有经过技术开发和产品开发,才能充分展示出它的独特魅力。大豆蛋白纤维由于其自身难以去除的米黄色,现在的前处理工艺在尽量减少蛋白质损伤的情况下还不能获得必要的白度,造成了对很多色号的限制和色泽鲜艳度的影响,同时匀染性也是该纤维染色中的一大难题,这都需要在工艺制定方面进行更深入的研究。只有在尽可能的减少蛋白质损失,制定合理的染整加工工艺,才能显示出大豆蛋白纤维的优良风格。但是己有的资料表明,目前还没有简单易行的在染整加工工艺中蛋白质含量的测定方法。本论文的工作重心就在于运用凯氏定氮法来检测在大豆蛋白纤维染整加工工艺中蛋白质的变化情况,综合考虑纤维经过染整加工工艺处理后的效果和损伤情况,最终制定出大豆蛋白纤维的低损伤染整加工工艺,为以后对大豆蛋白纤维的进一步研究提供有价值的参考。 大豆蛋白纤维含氮量的工艺条件因素中,主要考虑的是pH、温度、处理时间以及碱剂浓度。从实验结果和讨论可知,温度和碱剂浓度是影响含氮量水平的两个最主要因素,在制定大豆蛋白纤维染整工艺时,应重点考虑。其中pH值接近7时纤维的含氮量最高,并且随着pH偏离中性程度的增大而迅速减少;处理温度低于70℃时,纤维的含氮量较高,随着温度继续升高,纤维的含氮量不断减少,并且较高的处理温度也会影响大豆蛋白纤维的手感;处理时间在60分钟内,纤维含氮量能保持较高的水平;纤维的含氮量随着纯碱浓度的增加而减少,当纯碱大于30留L时,N%低于。 大豆蛋白纤维采用淀粉酶退浆、双氧水漂白的前处理工艺效果较好。因为淀粉酶可以水解经纱上的淀粉浆,而在碱性条件和较高温度下氧漂时,不但能除去纤维上的色素,而且能除去剩余的淀粉和PVA浆料,使前处理后织物具有较好的白度和柔软的手感。经过淀粉酶退浆、双氧水氧化漂白的正交试验得出大豆蛋白纤维前处理低损伤工艺为:退浆工艺:淀粉酶2岁L,pH值,处理温度30℃,处理时间40min;漂白处理工艺:双氧水8留L,pH值7,处理温度60℃,处理时间30min。 大豆蛋白纤维属于再生蛋白质纤维,可用酸性、活性染料进行染色。论文中 采用ArgazolTw系列的活性染料对大豆蛋白纤维进行染色处理后发现pH值对大豆蛋白纤维的染色有一定的影响。该类染料在近中性的条件下染色后,大豆蛋白纤维有较高的表观深度。考虑到大豆蛋白质纤维在近中性条件下水解程度最小,并使染色后可获得较高的固着效率,建议采用在近中性条件下固色的活性染料,可以保证纤维在色泽鲜艳的同时,还有较好的光泽和手感。而毛用的Lanasol染料对纤维的表观深度较低,可采用固色剂进行处理从而获得较好的牢度;含有双活性基团的活性染料对纤维的匀染性较好,色牢度较差,适宜染中浅色。弱酸性染料Teton和Erionyl染料对纤维之间有较大的范德华力和氢键力,染料上染后结合较牢固,可以用来染大豆蛋白纤维的深浓色,并且色泽鲜艳,匀染性较好。而强酸性染料Ncolan的提升性能较低,染料与纤维分子间的库伦力较小,染料的上染率较低。增加酸的用量,该染料的上染率会有所提高,但在酸性条件下染色会造成大豆蛋白纤维的蛋白质水解,所以不适宜用来染大豆蛋白纤维。 为获得更好的染色效果,实验中采用了两种阳离子型的固色剂DinfixRF和DinfixF一100对染后的织物进行固色处理,并通过测定皂洗牢度和摩擦牢度来检验其效果。实验结果表明,经过固色处理后的大豆蛋白纤维有较高的水洗牢度和一定的摩擦牢度。
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