分散染料节能减排应用技术实践(二)


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:印染行业推进节能减排清洁生产,向技术密集资源节约、环境友好型产业发展,要采用技术先进节能环保的新工艺、新流程设备,以及有效工厂管理;以实现了清洁印染生产、污水污泥等零排放,提高企业的经济与社会效益。本文对涤纶分散染料染整的现状进行了概述,分析了新时代分散染料节能减排染整技术及发展,对于我国纺织染整企业技术发展和竞争力的提升,具有非常重要的现实意义。

关键词:节能减排;分散染料染色/印花;涤纶织物;低温染色;碱性染色;免蒸水洗染色/印花


(本文内容续上篇,详见5月杂志……)

3.载体染色法/低温染色工艺

涤纶对染色条件要求较高,需采用高温高压法(125~135℃温度)或热熔法(190~220℃温度)染色,高温染色不仅浪费能源、增加成本,同时给涤纶及混纺纤维的染色带来技术上的困难及不利因素等负面影响。

载体染色法,它利用载体对涤纶中的苯环与染料分子中的芳核间有较大分子间引力,涤纶能吸附简单的烃类、酚类等;由于载体与涤纶之间的相互作用,使涤纶分子结构松弛,提高纤维的膨化程度,使得纤维空隙增大,染料分子易进入纤维内部,使运动着的染料分子迅速进入纤维空隙区域,提高了染料分子的扩散率,促使染料与纤维结合,而显著加快分散染料的上染,从而实现了降低染色温度,甚至常压设备条件下完成涤纶纤维分散染料染色,降低能耗节省成本。

降低温度(载体)染色工艺可解决不适应高温高压或高温热熔染色的涤纶混纺(交织)织物染色问题,可友好实现涤毛、涤纶拉架、涤棉或涤腈等混纺(交织物)的不同染料的同浴一步法染色进行;早期常用载体有邻苯基苯酚、联苯、水杨酸甲酯等,由于大都具有一定的毒性成分,对人体及生态环境存有害,目前已不宜采用;而应当选用的载体(膨胀剂)不含APEO及溶剂等属于绿色环保型产品,符合欧盟REACH法则的SVHC,满足危险化学物质零排放(ZDHC)中纺织服装用到的化学品,其生产限用物质清单MRSL要求。

4.分散染料的碱性染色工艺

涤纶的染色通常采用分散染料在弱酸性条件下进行,然而涤纶及涤/棉等混纺织物在染色前的精练、涤纶织物碱减量,以及染色后的还原清洗均在碱性条件下进行,如精练不匀不充分、精练和碱减量后的水洗不充分,在酸性浴中染色时极易引起染色不匀;由于染浴pH值的波动,会造成染色色光的变化,易出现染色重现性差。

另外,在酸性浴中染色时往往会析出未洗净的浆料、油剂、蜡质及涤纶的低聚物等形成焦油斑、色斑等病疵;也沾污染色机内壁,造成染疵或擦伤织物,若采取涤纶碱性浴染色,可克服以上所述酸性染色法的不足之处,提高染色质量,有效解决低聚物的困扰难题,且可以减少精练和碱减量后的水洗次数和时间;还可省略染色后的还原清洗,减少了工序,缩短了涤纶织物染整加工的总时间,从而可节省非常可观的水、电、汽等能源成本,并提高了生产效率。

涤纶梭织物的浆料以化学浆为主,主要采用碱或氧化剂退浆,分散染料在弱酸性条件下对涤纶染色是一种常规染色方法,所以涤纶织物的前处理和染色是两个分开的实验工序;在当前能源短缺和环境污染日趋严重,节能环保、简化工艺流程、降低成本已经成为现代染整行业研究和开发的重点,是染整加工发展的必然趋势。将涤纶及涤棉(涤粘)织物前处理和分散染料染色实行一浴法工艺是一种能够缩短工艺流程,减少水洗次数,降低生产成本,节约能源的有效途径。

耐碱型分散染料是近年来研究的热点,它为涤纶碱性染色提供了可能;分散染料碱性染色工艺,是选择耐碱较好的分散染料在碱性浴中对涤纶纤维织物染色,碱性匀染剂对分散染料有一定的缓染作用,在强碱(如烧碱10g/L)条件下对分散染料的移染与分散作用优异,可大大提升分散染料强碱性条件下的匀染效果和强碱浴的移染修复性。

从而将涤纶织物碱性退浆、除油、碱减量及棉精练氧漂与分散染料染色同浴(一浴一步法)同步完成,纯涤桃皮绒开纤染色两浴法工艺改变为一浴一步法;能大大减少前处理染色疵病,色光纯正,中浅色免还原清洗,深色还原清洗后色牢度优,省时高效,节能减排。提高生产效率,减少污水排放。  

四、创新的分散染料节能减排印染技术

近年来一些高新技术也应用到聚酯纤维染色/印花工艺上,如微波技术在聚酯纤维染色中的应用,超声波技术在聚酯纤维染色中的应用,分散染料超临界二氧化碳流体(非水介质)染色,以及免水洗方法染色、免蒸水洗印花等。

1.无水染色的工艺实施

现行的染色生产技术,主要是沿袭了传统的水相反应工艺,其实,有关无水染色体系是基于下列的非水介质:(1)有机溶剂染色(溶剂染色);(2)液氨;(3)气相染色;(4)升华;(5)离子液体;(6)超临界二氧化碳。需要指出的是,无水染色体系中通常会含有一定水分的,这些水分的主要原因是纤维的回潮率所致。表2列出了在无水染色时可能带入的水量。

从表2可看到,与合成纤维相比,天然纤维带入到无水染色体系中的水含量更多;因此当天然纤维用含离子基因的染料进行无水染色时,纤维的吸湿量刚好是该染色系统中所需要的一些水。

国内外相关领域的专家和学者对无水(非水)染色的研究从未停止过,但由于许多技术在理论和实践应用方面的相互矛盾,以及对环境所产生的污染和毒性,无水染色的经济成本等一系列问题,致使无水染色工艺的产业化实施受到了相对的限制和发展;综合以上六种无水染色工艺,目前最有应用价值和发展前景的是超临界二氧化碳染色技术即极性/非极性非水介质染色技术;在纱线上染色加工已有印染企业应用的染色生产实例,但在织物上加工如何做到染色的均匀控制,这需要染色装备的研究开发和制造,目前染色生产产业化推广和应用也有在完善与进行中。

2.涤纶纤维分散染料免水洗染色

涂料印染具有高效、节能、节水等优点,涂料印花是目前最适合国情的节能印花技术;免水洗涂料印花属于少水工艺/无水相反应工艺。涤纶织物染色通常采用分散染料热溶轧染法和高温高压浸染法,染后需进行还原清洗,以去除织物表面的浮色,提高染色织物的色牢度;还原清洗过程不仅产生大量的染色废水和污染物质,增加排污水体COD和BOD含量,而且后道的烘干过程又增加了能源消耗;由于涤纶绒类针织物比较厚重,水洗过程中能耗水耗更大,排污严重。

涤纶织物应用分散染料免水洗轧染工艺,企业运用平幅连续轧染工艺进行了应用实践,针对常规涤纶织物分散染料的染色和涂料染色方法的不足,成功实现了分散染料加固法免水洗染色工艺技术。

采用液体分散染料和能防止微细染料聚集,并能提升上染性能的轧可匀助剂(分散剂)等处方,用于涤纶厚重绒类针织物的连续热熔染色生产;此法染色后织物无需还原清洗及水洗,染色深度、色牢度均达到要求,手感较好。

免水蒸洗轧染以能防止微细染料聚集、并能显著提升上染率的轧可匀助剂为基础,确定了新型热熔染色法的染色处方及工艺,在保证涤纶绒类针织物高色牢度(高摩擦色牢度、高水洗色牢度)和高得色率的前提下,免除还原清洗及水洗工序,并获得良好手感,达到高效、便捷和节水节能的效果。

该技术结合分散染料的热溶染色和涂料染色的优点,优化工艺条件,使分散染料主要通过自身的亲和力与纤维结合,而少量的浮色则由加固稳定在织物上,在保证涤纶织物色牢度(摩擦牢度、水洗牢度)和得色量的前提下,免除还原清洗工序,达到高效生产、节能减排的目的;涤纶长丝面料创新免水洗工艺处方的应用,低施液、均匀轧染,低张力烘燥、上染固色同步进行,工艺时间由常规热熔的轧染12分钟降至2分钟,凸显节能,利用免水洗新技术节水90%以上。

3.分散染料免蒸化免水洗印花技术

用环保型免蒸洗印花浆通过技改探讨,以实现分散染料印花后的免蒸免洗及色水、污水、污泥的零排放理念,经历了从市场分散染料、免蒸洗乳液、增稠剂复配后的印花织物蒸化后水洗无色水、污水、污泥的直接印花;到液态色浆、免蒸洗乳液、增稠剂复配后印花的免蒸化水洗污水零排放的染料印花。

免蒸洗分散染料直接印花实现了印花污染零排放,数码直喷免蒸洗浆料、分散染料数码喷印免蒸洗工艺,则又是从根本上减少了人类对生态资源的破坏,在印染助剂、操作人员、能源设备等方面,尤其是对生态环境的贡献巨大;然而,分散染料的免蒸洗直接印花或数码喷墨印花,都离不开具有优良流变性、渗透性、可纺性的染料载递剂。分散染料免蒸洗清洁印花体系是一个改写分散染料印染历史的项目,也是引发的颠覆性创新实例。

涤纶面料常规分散染料印花工艺流程:前处理预定形→印花→预烘→高温常压蒸化(180℃温度;7~8分钟)/高温焙烘法(190~205℃温度)→水洗、还原清洗→拉幅烘干→整理/定形→成品;分散染料印花固色后清洗是洗去浮色、印花糊料和助剂等,改善印花产品的色泽和色牢度等,但是水洗所产生的色水、污水、废水都是印染企业较难又必须处理的工业废水,否则,直接造成污染生态、影响环境、破坏植被和危及污染地下水资源等。

分散印花免蒸化水洗工艺实施可省去了常规的蒸化和水洗/还原清洗等工序步骤,减少了承印织物因水洗造成的瑕疵,避免了印染污水排出,解决了分散染料印花色水、废水的排放问题,印花产品色泽亮丽及各项牢度指标优良,解决了传统(常规)分散染料印花存在的弊端。

创新的分散印花免蒸化水洗印花工艺流程删去了印花后的蒸化固色,以及印花后的还原清洗/防沾皂洗,热固新工艺变成了焙烘、上染、固色同步进行;分散染料的印花免水洗比染色免水洗工艺难度更大,关键点在于:(1)印花糊料的去除;(2)针织物平幅烘燥、上染、固色的易变形。

印花糊料是染料的载体,它除了要求具有良好的机印性能和印制效果以外,还要求具有较低的固含量,烘干后糊料在织物上的残余量极少,对手感不应造成太大影响,皂洗原样变化达标;由于针织物纤维组织结构疏松,吸(带)浆量增多,染料色浆易渗化造成花型轮廓模糊,为提高色浆的抱水性和改善织物的柔软度,在印花色浆中应采用新型复合糊料,以阻止水分向外扩散,而且渗入到织物中后可降低纤维大分子间的摩擦阻力,使纤维易于滑动;涤纶针织/梭织物分散染料印花免蒸化免水洗是在创新的新式烘房里完成,从而快速干燥、上染、固色同步进行。

4.分散染料热转移印花技术

热转移印花利用分散染料的升华特性,使用分子量为250~400、颗粒直径为0.2~2.0微米的分散染料与水溶性载体、油溶性树脂制成油墨,用热转印油墨印刷到特定的转印纸上,再通过高温高压把图案从转移纸转印到服装面料上(在205~230℃的转移印花机上处理20~30秒),使分散染料气化而转移到涤纶等合成纤维上并固着,以完成印花过程,不需要进一步处理。

该工艺相对简单,不需要常规(滚筒、筛网)印花生产中所必须的印染设备及工艺技术专业常识。因此,也省去了使用庞大而昂贵的烘干设备、蒸化机、水洗机和拉幅机,纵观整个热转印印花过程,不需要像活性或分散染料直接印花那样的后道水洗、固色、蒸化等繁杂的工序,更不需要印后定型,从而可节省大量生产时间,大大缩短交货时期。

分散染料热转移印花作为一种完整的织物印花方法从印花工艺中脱颖而出,用在对这类染料有亲和力的纤维组成的织物上,包括醋酯纤维、聚酰胺纤维(尼龙/耐纶)和聚酯纤维等;该印花技术集绿色、环保、低碳、节能、减排、生态等为一体,是纺织印花技术的重大突破;印后织物手感柔软、色泽鲜艳、层次丰富,透气性好。

随着科学技术的推进,热转移印花技术又有了更细化的发展,延伸出诸如:热熔型热转移印花、升华热转移印花、数码热转移印花等。

5.结语

5.1 目前环保高压下,生产综合材料成本上升,能源和环保问题日益突出,如何采用新型染化料、新工艺/新技术和新流程设备以及有效的工厂管理,做到真正的节能减排,是印染企业面临的严峻课题;纺织染整企业要获得长远发展,需要把最新科技成果融入到企业之中,采用智能低碳技术创新,提高产品的附加值,坚持低碳绿色发展理念;不断提升产品的品牌影响力,持续提升企业的核心竞争力,推动企业在新时代激烈的市场竞争中获得生存和发展。

5.2 创新驱动助力染整企业新旧动能的转换,分散染料免水洗染色,免蒸化免水洗印花是继涂料免水洗印染基础上的创新之举,是染整行业节能减排的典型案例。“大染整走出染缸”是染整生产的工艺流程再造工程,改善产品质量,提高生产效率,降低生产成本,保护环境;而节能减排的新型工艺技术所带来的节能减排,是清洁生产和染整行业可持续发展的重大进步。


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、印花新技术研究及染化料应用技术管理等。

手  机:13922372675(微信同号)

邮  箱:pengzhong7798@126.com



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