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黏胶织物活性染料低尿素印花技术研究(三)


彭志忠

(广东佛山市敬展纺织材料有限企业  广东佛山  528216)


摘  要:针对常规黏胶织物活性印花工艺中大量使用尿素,导致印染企业污水氨氮、总氮超标,不符合绿色清洁生产的要求;通过对尿素在活性染料印花中作用机理的分析,综合应用尿素依赖性小的染料、蒸化前给湿等环节控制、尿素替代品、低尿素糊料等宏观研究,较完善地拓展活性染料低尿素印花工艺以及配套装置和助剂;新工艺的生产实践证明,尿素总用量可较常规工艺下降70%以上,且各项指标符合预期要求,新工艺实施具有良好的环境效益和经济效益。

关键词:活性染料印花;低尿素;氨氮值,新型活性染料,蒸化给湿;尿素替代品,新型印花糊


(续上期内容,详见2022年4月杂志或微信CTA666“专家投稿”栏目……)

5.蒸化给湿对降低尿素用量影响研究

理论上,在汽蒸时尿素有吸湿作用,能促进纤维膨化、利于染料渗透,从而提高印花织物得色量;若在蒸化过程中适当提高印花织物含湿量,也可相应地降低印花过程中尿素的添加量。

5.1 蒸化给湿

利用蒸化给湿装置来提高蒸化织物表面湿度,蒸化给湿装置可通过支架安装在进布架上,加湿器系统要由高速均匀控制系统来控制,在蒸化机进布口安装编码器检测蒸化机速度信号保持同步,再通过恒压水泵输送到分水管到转盘高速旋转,通过和车速的同步形成定量细雾化喷水,使水雾均匀润湿渗透到织物的纤维上,以完成给湿过程。

同时也可根据加湿的百分量,在高速均匀控制系统内部进行电脑数据设定,和编码器形成一个反馈闭环系统,加湿的均匀度随着车速的快慢随时进行自动调整,而完成均匀有效地给湿。蒸化前给湿工艺对活性染料印花得色及染色特征数据测试,结果见表8。

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表8数据显示,给湿后多数染料印花得色都有增深的趋势,其中P-6GS嫩黄、P-3RE艳蓝、P-GR湖蓝和黑P-BR提升比较明显;以P-BR黑色为例,尿素用量在染料用量的40%时,给湿后给色量增加一成,因此在实际生产工艺中可酌情调整尿素和印花染料用量。

综合给湿前后,给湿后平均尿素用量可降低20~30%,K型活性染料对尿素的需求量较高,尿素大多在染料用量的80%~100%,KN型染料对尿素的需求量较小一般在50%~70%。该数据是基于每种染料用量(染料用量30g/kg)一致的前提下,但实际印花生产以红、橙、蓝、黑色印花色泽居多,故给湿后实际尿素用量可降低20%~25%。

6.尿素替代品对活性染料印花得色影响

6.1 市售尿素替代品的应用测试

汽蒸固色前适当给湿,可降低部分的尿素用量,但实际生产中尿素消耗总量仍然较大,因而希翼一种能替代极大部分尿素的产品用于实际印花生产,其既能起助溶、吸湿又能起分散作用,促进印花织物在汽蒸过程中染料与纤维上色固着,改善发色效果以提高印花得色量。首先对市场上的几个尿素替代品进行印花试验测试(染料用量30g/kg),结果见下表9。    

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由表9可知,尿素替代品能够替代一定量的尿素,但替代尿素量仍较少,效果较不理想;目前的尿素替代品主要以多元醇类物质与功能助剂的复配物为主,这类尿素替代品在纯棉织物上具有一定效果,部分在粘胶织物上也具有作用,如活性黄P-2RN、活性红P-4B、活性橙K-GN等印花时使用这些尿素替代品具有一定的效果。

但是实践证明,这些染料本身对尿素的依存性低,印花生产时即使少量的尿素,印花织物的得色强度和颜色与正常使用尿素印花织物的强度和颜色差别不大。

试验测试表明,TP386的适用性比较好,在大部分活性染料印花中可代替部分尿素,但对尿素依存性较高的活性嫩黄P-6GS、艳蓝P-3R、翠蓝P-GR及深蓝P-5R系列活性染料印花中,其得色浅,使用尿素替代品印花得色的效果较差。为此,需要进行尿素替代品的深入研究开发,以期进一步地提高其应用效果。

6.2 自制尿素替代品的应用性能

基于既能起助溶、吸湿又能起分散作用,促进印花织物在汽蒸过程中染料与纤维固着,提高印花得色量和改善发色的效果,采用多元醇、相对分子质量为400和600的聚乙二醇(PEG聚醚性物质)及特殊醇醚类结构的表面活性剂与功能特殊助剂混拼而成的尿素替代品UD-N88,用于棉/黏胶织物的活性染料印花生产;按上2.2.1活性染料印花工艺,测定UD-N88代尿素产品的使用工作量,结果如表10所示。

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根据试验结果,采用UD-N88代替尿素进行活性染料印花,大部分染料得色与TP386替代尿素效果相当,P-SG灰、P-GN湖蓝、P-3RE艳蓝、P-GR黑等可以在TP386基础上进一步降低30%的尿素用量;采用UD-N88代替尿素进行黏胶织物活性染料印花,尿素替代剂UD-N88对大部分颜色的上色率可以达到使用全尿素工艺的上色率;

但是,对于部分颜色,尤其是深蓝色-特深黑色系列活性染料的上色染率,仍达不到同样的上色率;为此,可将尿素替代剂UD-N88与尿素拼混用于活性染料印花,保证该类染料颜色的上色率,从而大幅减少了尿素的使用量,有效地降低印染废水中的氨氮含量值。

7.低尿素活性印花糊料的开发及应用

粘胶纤维的截面呈锯齿型、结构不均匀,皮芯结构(可分外壳层和中心层),其外壳层紧密、结晶度高和取向度较低,阻碍了活性染料对粘胶纤维的均匀渗透和扩散,染料的扩散渗透较为困难。由于粘胶纤维特有的结构与性能特征,常规海藻酸钠活性染料印花糊料,筛网印制时其色浆透网性差,给色量低、色泽鲜艳度差,易造成欠色及花色露底等;使得活性染料印花生产存在很多难点,如染深性差、易出现色光不稳定、色浅色萎暗、色泽不均匀等疵病。

随着纺织印花技术的不断发展,印花设备、刮印系统和筛网目及种类不断提升等,对印花色浆(包括印花糊料)的性能提出了更高要求,海藻酸钠糊是不能满足粘胶织物活性染料印花性能要求,特别细支高密黏胶织物。

新型复合糊料“阿可印”SA-RT由于其特殊性能结构,有利于印花糊料携带活性染料扩散到纤维内部,代替海藻酸钠糊其配制的活性染料印花色浆渗透性提升,可合理降低尿素和防染盐S的用量,有效降低印染废水中氨氮化合物的含量,印制粘胶织物色光更饱满艳丽,尤其印花得色量高,易脱糊性好,印花织物手感柔软;避免市场上的无尿素印花糊料由于不使用尿素,应用效果不佳,而且印花织物手感发硬等弊端。

7.1 印制性能测试

新型复合糊料SA-RT与海藻酸钠糊分别配制活性印花色浆,处方见表11。

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7.2 新型糊料的性能测试

按照上表11活性染料印花色浆处方,配制各糊料的印花色浆,采用粘度计NDJ-8S的4#转子、6r/min转速条件下测量对应印花色浆的粘度,同时分别测试其对应的性能(如印花粘度指数PVI值、曳丝性、抱水性等);结果见表12。

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从表12可知,印花复合糊料SA-RT比海藻酸钠糊料具有更好的增稠性能和曳丝性;SA-RT的糊料印花粘度指数PVI值为0.42,在受到外界的剪切力作用下,其印花色浆粘度易瞬间降低,呈现极好的触变性,克服了海藻酸钠糊料(即印花粘度指数PVI值高)的触变性差,而具有优良的透网性能与印花给色量;复合糊料SA-RT更好地适宜质地紧密高支的黏胶等织物的活性染料印花加工。

7.3 新型糊料色浆对黏胶织物的印制效果

采用海藻酸钠糊、增稠剂PTF-RT和复合增稠剂SA-RT按表11试验配方配制活性印花色浆并对粘胶织物印花,经汽蒸固色皂洗后测试其对应的印花效果;结果见表13。

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由表13得知,Alcoprint SA-RT增稠剂配制的印花色浆印制粘胶织物比海藻酸钠糊具有更好印花效果,提高了印花织物得色量,其色泽鲜艳、花纹块面更均匀,印花易脱糊、印花织物手感柔软,显示出优异的综合性能。

由于SA-RT印花糊料特殊的结构性能,可有效降低活性印花色浆中尿素及防染盐S的用量,具有环境保护节能减排(降低印染废水COD/BOD以及氨氮量排放)、提高印染生产效率和印花织物品质等方面的优势,是粘胶/莫代尔等紧密织物活性染料印花理想的低尿素印花糊料。

8.结语

8.1 本文从尿素依赖性小的活性印花染料、汽蒸前给湿等环节控制、尿素替代品、低尿素糊料等宏观实践研究,较完善地拓展了活性染料低尿素印花工艺以及配套装置和助剂,使得黏胶织物活性印花工艺尿素使用量大幅下降,尿素总用量较常规工艺可降低70%以上,大大降低了生产印染废水中的总氮、氨氮化合物含量,减轻了污水处理负担,且并没有降低印花织物得色量与色泽鲜艳度;低尿素印花工艺的实施使得生产经济各项指标均达到了预期效果,印染企业实现了绿色清洁生产。

8.2 UD-N88尿素代替品替代尿素用于黏胶织物活性染料印花,对大部分活性染料能达到全尿素印花的效果;UD-N88代尿素品、Alcoprint SA-RT增稠剂经过第三方机构检测产品,均不含氨氮元素,因而有效降低污水中的氨氮含量,减轻印花生产的环境负荷和促进印染行业的技术进步,积极推动印染行业的清洁化生产。

8.3 真正实现棉/黏胶织物低尿素或无尿素活性染料印花工艺的生产实践,绝不能只在某局部范围内或只单一地使用某项低尿素应用技术,应通过提升印坯品质和选用尿素依赖性小的活性染料、使用尿素替代品、无尿素印花糊料、生产中各环节控制、两相法印花工艺等方面关键技术的宏观开拓研究及综合调控应用,以实现活性染料印花无尿素绿色生产的目标。

 

编辑概况:

彭志忠,江西新余人,印染高级工程师,从事染整技术三十多年;致力于纺织染整、印花新技术和新材料研究及染化料应用技术管理等。

手  机:13922372675(微信同号)

E-mail:pengzhong7798@126.com

 




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