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          分散染料節能減排應用技術實踐(二)


          彭志忠

          (廣東佛山市敬展紡織材料有限公司  廣東佛山  528216)


          摘  要:印染行業推進節能減排清潔生產,向技術密集資源節約、環境友好型產業發展,要采用技術先進節能環保的新工藝、新流程設備,以及有效工廠管理;以實現了清潔印染生產、污水污泥等零排放,提高企業的經濟與社會效益。本文對滌綸分散染料染整的現狀進行了概述,分析了新時代分散染料節能減排染整技術及發展,對于我國紡織染整企業技術發展和競爭力的提升,具有非常重要的現實意義。

          關鍵詞:節能減排;分散染料染色/印花;滌綸織物;低溫染色;堿性染色;免蒸水洗染色/印花


          (本文內容續上篇,詳見5月雜志……)

          3.載體染色法/低溫染色工藝

          滌綸對染色條件要求較高,需采用高溫高壓法(125~135℃溫度)或熱熔法(190~220℃溫度)染色,高溫染色不僅浪費能源、增加成本,同時給滌綸及混紡纖維的染色帶來技術上的困難及不利因素等負面影響。

          載體染色法,它利用載體對滌綸中的苯環與染料分子中的芳核間有較大分子間引力,滌綸能吸附簡單的烴類、酚類等;由于載體與滌綸之間的相互作用,使滌綸分子結構松弛,提高纖維的膨化程度,使得纖維空隙增大,染料分子易進入纖維內部,使運動著的染料分子迅速進入纖維空隙區域,提高了染料分子的擴散率,促使染料與纖維結合,而顯著加快分散染料的上染,從而實現了降低染色溫度,甚至常壓設備條件下完成滌綸纖維分散染料染色,降低能耗節省成本。

          降低溫度(載體)染色工藝可解決不適應高溫高壓或高溫熱熔染色的滌綸混紡(交織)織物染色問題,可友好實現滌毛、滌綸拉架、滌棉或滌腈等混紡(交織物)的不同染料的同浴一步法染色進行;早期常用載體有鄰苯基苯酚、聯苯、水楊酸甲酯等,由于大都具有一定的毒性成分,對人體及生態環境存有害,目前已不宜采用;而應當選用的載體(膨脹劑)不含APEO及溶劑等屬于綠色環保型產品,符合歐盟REACH法則的SVHC,滿足危險化學物質零排放(ZDHC)中紡織服裝用到的化學品,其生產限用物質清單MRSL要求。

          4.分散染料的堿性染色工藝

          滌綸的染色通常采用分散染料在弱酸性條件下進行,然而滌綸及滌/棉等混紡織物在染色前的精練、滌綸織物堿減量,以及染色后的還原清洗均在堿性條件下進行,如精練不勻不充分、精練和堿減量后的水洗不充分,在酸性浴中染色時極易引起染色不勻;由于染浴pH值的波動,會造成染色色光的變化,易出現染色重現性差。

          另外,在酸性浴中染色時往往會析出未洗凈的漿料、油劑、蠟質及滌綸的低聚物等形成焦油斑、色斑等病疵;也沾污染色機內壁,造成染疵或擦傷織物,若采取滌綸堿性浴染色,可克服以上所述酸性染色法的不足之處,提高染色質量,有效解決低聚物的困擾難題,且可以減少精練和堿減量后的水洗次數和時間;還可省略染色后的還原清洗,減少了工序,縮短了滌綸織物染整加工的總時間,從而可節省非??捎^的水、電、汽等能源成本,并提高了生產效率。

          滌綸梭織物的漿料以化學漿為主,主要采用堿或氧化劑退漿,分散染料在弱酸性條件下對滌綸染色是一種常規染色方法,所以滌綸織物的前處理和染色是兩個分開的實驗工序;在當前能源短缺和環境污染日趨嚴重,節能環保、簡化工藝流程、降低成本已經成為現代染整行業研究和開發的重點,是染整加工發展的必然趨勢。將滌綸及滌棉(滌粘)織物前處理和分散染料染色實行一浴法工藝是一種能夠縮短工藝流程,減少水洗次數,降低生產成本,節約能源的有效途徑。

          耐堿型分散染料是近年來研究的熱點,它為滌綸堿性染色提供了可能;分散染料堿性染色工藝,是選擇耐堿較好的分散染料在堿性浴中對滌綸纖維織物染色,堿性勻染劑對分散染料有一定的緩染作用,在強堿(如燒堿10g/L)條件下對分散染料的移染與分散作用優異,可大大提升分散染料強堿性條件下的勻染效果和強堿浴的移染修復性。

          從而將滌綸織物堿性退漿、除油、堿減量及棉精練氧漂與分散染料染色同?。ㄒ辉∫徊椒ǎ┩酵瓿?,純滌桃皮絨開纖染色兩浴法工藝改變為一浴一步法;能大大減少前處理染色疵病,色光純正,中淺色免還原清洗,深色還原清洗后色牢度優,省時高效,節能減排。提高生產效率,減少污水排放。  

          四、創新的分散染料節能減排印染技術

          近年來一些高新技術也應用到聚酯纖維染色/印花工藝上,如微波技術在聚酯纖維染色中的應用,超聲波技術在聚酯纖維染色中的應用,分散染料超臨界二氧化碳流體(非水介質)染色,以及免水洗方法染色、免蒸水洗印花等。

          1.無水染色的工藝實施

          現行的染色生產技術,主要是沿襲了傳統的水相反應工藝,其實,有關無水染色體系是基于下列的非水介質:(1)有機溶劑染色(溶劑染色);(2)液氨;(3)氣相染色;(4)升華;(5)離子液體;(6)超臨界二氧化碳。需要指出的是,無水染色體系中通常會含有一定水分的,這些水分的主要原因是纖維的回潮率所致。表2列出了在無水染色時可能帶入的水量。

          從表2可看到,與合成纖維相比,天然纖維帶入到無水染色體系中的水含量更多;因此當天然纖維用含離子基因的染料進行無水染色時,纖維的吸濕量剛好是該染色系統中所需要的一些水。

          國內外相關領域的專家和學者對無水(非水)染色的研究從未停止過,但由于許多技術在理論和實踐應用方面的相互矛盾,以及對環境所產生的污染和毒性,無水染色的經濟成本等一系列問題,致使無水染色工藝的產業化實施受到了相對的限制和發展;綜合以上六種無水染色工藝,目前最有應用價值和發展前景的是超臨界二氧化碳染色技術即極性/非極性非水介質染色技術;在紗線上染色加工已有印染企業應用的染色生產實例,但在織物上加工如何做到染色的均勻控制,這需要染色裝備的研究開發和制造,目前染色生產產業化推廣和應用也有在完善與進行中。

          2.滌綸纖維分散染料免水洗染色

          涂料印染具有高效、節能、節水等優點,涂料印花是目前最適合國情的節能印花技術;免水洗涂料印花屬于少水工藝/無水相反應工藝。滌綸織物染色通常采用分散染料熱溶軋染法和高溫高壓浸染法,染后需進行還原清洗,以去除織物表面的浮色,提高染色織物的色牢度;還原清洗過程不僅產生大量的染色廢水和污染物質,增加排污水體COD和BOD含量,而且后道的烘干過程又增加了能源消耗;由于滌綸絨類針織物比較厚重,水洗過程中能耗水耗更大,排污嚴重。

          滌綸織物應用分散染料免水洗軋染工藝,企業運用平幅連續軋染工藝進行了應用實踐,針對常規滌綸織物分散染料的染色和涂料染色方法的不足,成功實現了分散染料加固法免水洗染色工藝技術。

          采用液體分散染料和能防止微細染料聚集,并能提升上染性能的軋可勻助劑(分散劑)等處方,用于滌綸厚重絨類針織物的連續熱熔染色生產;此法染色后織物無需還原清洗及水洗,染色深度、色牢度均達到要求,手感較好。

          免水蒸洗軋染以能防止微細染料聚集、并能顯著提升上染率的軋可勻助劑為基礎,確定了新型熱熔染色法的染色處方及工藝,在保證滌綸絨類針織物高色牢度(高摩擦色牢度、高水洗色牢度)和高得色率的前提下,免除還原清洗及水洗工序,并獲得良好手感,達到高效、便捷和節水節能的效果。

          該技術結合分散染料的熱溶染色和涂料染色的優點,優化工藝條件,使分散染料主要通過自身的親和力與纖維結合,而少量的浮色則由加固穩定在織物上,在保證滌綸織物色牢度(摩擦牢度、水洗牢度)和得色量的前提下,免除還原清洗工序,達到高效生產、節能減排的目的;滌綸長絲面料創新免水洗工藝處方的應用,低施液、均勻軋染,低張力烘燥、上染固色同步進行,工藝時間由常規熱熔的軋染12分鐘降至2分鐘,凸顯節能,利用免水洗新技術節水90%以上。

          3.分散染料免蒸化免水洗印花技術

          用環保型免蒸洗印花漿通過技改探討,以實現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,經歷了從市場分散染料、免蒸洗乳液、增稠劑復配后的印花織物蒸化后水洗無色水、污水、污泥的直接印花;到液態色漿、免蒸洗乳液、增稠劑復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實現了印花污染零排放,數碼直噴免蒸洗漿料、分散染料數碼噴印免蒸洗工藝,則又是從根本上減少了人類對生態資源的破壞,在印染助劑、操作人員、能源設備等方面,尤其是對生態環境的貢獻巨大;然而,分散染料的免蒸洗直接印花或數碼噴墨印花,都離不開具有優良流變性、滲透性、可紡性的染料載遞劑。分散染料免蒸洗清潔印花體系是一個改寫分散染料印染歷史的項目,也是引發的顛覆性創新實例。

          滌綸面料常規分散染料印花工藝流程:前處理預定形→印花→預烘→高溫常壓蒸化(180℃溫度;7~8分鐘)/高溫焙烘法(190~205℃溫度)→水洗、還原清洗→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、印花糊料和助劑等,改善印花產品的色澤和色牢度等,但是水洗所產生的色水、污水、廢水都是印染企業較難又必須處理的工業廢水,否則,直接造成污染生態、影響環境、破壞植被和危及污染地下水資源等。

          分散印花免蒸化水洗工藝實施可省去了常規的蒸化和水洗/還原清洗等工序步驟,減少了承印織物因水洗造成的瑕疵,避免了印染污水排出,解決了分散染料印花色水、廢水的排放問題,印花產品色澤亮麗及各項牢度指標優良,解決了傳統(常規)分散染料印花存在的弊端。

          創新的分散印花免蒸化水洗印花工藝流程刪去了印花后的蒸化固色,以及印花后的還原清洗/防沾皂洗,熱固新工藝變成了焙烘、上染、固色同步進行;分散染料的印花免水洗比染色免水洗工藝難度更大,關鍵點在于:(1)印花糊料的去除;(2)針織物平幅烘燥、上染、固色的易變形。

          印花糊料是染料的載體,它除了要求具有良好的機印性能和印制效果以外,還要求具有較低的固含量,烘干后糊料在織物上的殘余量極少,對手感不應造成太大影響,皂洗原樣變化達標;由于針織物纖維組織結構疏松,吸(帶)漿量增多,染料色漿易滲化造成花型輪廓模糊,為提高色漿的抱水性和改善織物的柔軟度,在印花色漿中應采用新型復合糊料,以阻止水分向外擴散,而且滲入到織物中后可降低纖維大分子間的摩擦阻力,使纖維易于滑動;滌綸針織/梭織物分散染料印花免蒸化免水洗是在創新的新式烘房里完成,從而快速干燥、上染、固色同步進行。

          4.分散染料熱轉移印花技術

          熱轉移印花利用分散染料的升華特性,使用分子量為250~400、顆粒直徑為0.2~2.0微米的分散染料與水溶性載體、油溶性樹脂制成油墨,用熱轉印油墨印刷到特定的轉印紙上,再通過高溫高壓把圖案從轉移紙轉印到服裝面料上(在205~230℃的轉移印花機上處理20~30秒),使分散染料氣化而轉移到滌綸等合成纖維上并固著,以完成印花過程,不需要進一步處理。

          該工藝相對簡單,不需要常規(滾筒、篩網)印花生產中所必須的印染設備及工藝技術專業知識。因此,也省去了使用龐大而昂貴的烘干設備、蒸化機、水洗機和拉幅機,縱觀整個熱轉印印花過程,不需要像活性或分散染料直接印花那樣的后道水洗、固色、蒸化等繁雜的工序,更不需要印后定型,從而可節省大量生產時間,大大縮短交貨時期。

          分散染料熱轉移印花作為一種完整的織物印花方法從印花工藝中脫穎而出,用在對這類染料有親和力的纖維組成的織物上,包括醋酯纖維、聚酰胺纖維(尼龍/耐綸)和聚酯纖維等;該印花技術集綠色、環保、低碳、節能、減排、生態等為一體,是紡織印花技術的重大突破;印后織物手感柔軟、色澤鮮艷、層次豐富,透氣性好。

          隨著科學技術的推進,熱轉移印花技術又有了更細化的發展,延伸出諸如:熱熔型熱轉移印花、升華熱轉移印花、數碼熱轉移印花等。

          5.結語

          5.1 目前環保高壓下,生產綜合材料成本上升,能源和環保問題日益突出,如何采用新型染化料、新工藝/新技術和新流程設備以及有效的工廠管理,做到真正的節能減排,是印染企業面臨的嚴峻課題;紡織染整企業要獲得長遠發展,需要把最新科技成果融入到企業之中,采用智能低碳技術創新,提高產品的附加值,堅持低碳綠色發展理念;不斷提升產品的品牌影響力,持續提升企業的核心競爭力,推動企業在新時代激烈的市場競爭中獲得生存和發展。

          5.2 創新驅動助力染整企業新舊動能的轉換,分散染料免水洗染色,免蒸化免水洗印花是繼涂料免水洗印染基礎上的創新之舉,是染整行業節能減排的典型案例?!按笕菊叱鋈靖住笔侨菊a的工藝流程再造工程,改善產品質量,提高生產效率,降低生產成本,保護環境;而節能減排的新型工藝技術所帶來的節能減排,是清潔生產和染整行業可持續發展的重大進步。


          作者簡介:

          彭志忠,江西新余人,印染高級工程師,從事染整技術三十多年;致力于紡織染整、印花新技術研究及染化料應用技術管理等。

          手  機:13922372675(微信同號)

          郵  箱:pengzhong7798@126.com



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