家紡面料活性染料濕蒸低鹽染色工藝與實(shí)踐

逄志強(qiáng)，姚國(guó)琦，武豐才

（1.山東昌邑富潤(rùn)紡織科技有限公司，山東濰坊 261061；2.無(wú)錫德冠生物科技有限公司，江蘇無(wú)錫 214192）

活性染料因具有色譜齊全、色澤鮮艷、色牢度高、應(yīng)用工藝簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[1]，成為棉纖維染料中產(chǎn)量和產(chǎn)值最大的原料，但染色過(guò)程中為提高染料上染率及固色率需使用大量無(wú)機(jī)鹽，軋干軋蒸工藝中鹽的使用量高達(dá)200～250 g/L。因此，開(kāi)發(fā)低鹽染色工藝對(duì)推動(dòng)印染產(chǎn)業(yè)綠色、生態(tài)和清潔化生產(chǎn)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 家紡面料無(wú)鹽染色的重要意義

目前，全球纖維素纖維用活性染料年產(chǎn)量達(dá)到25萬(wàn)t，約占世界染料總年產(chǎn)量的20%。另外，活性染料新品種的開(kāi)發(fā)速度在各類(lèi)染料中名列前茅。但活性染料最突出的問(wèn)題是上染率和固色率低，染料的利用率不高[2]，在傳統(tǒng)的染色工藝中，為了提高活性染料的上染率和固色率，需要加入大量無(wú)機(jī)鹽（中性鹽）促染，使印染廢水產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染。從生態(tài)角度講，高含鹽量的廢水排放直接改變了江湖的水質(zhì)，破壞了生態(tài)環(huán)境；鹽分的高滲透性將導(dǎo)致江湖周?chē)临|(zhì)鹽堿化，降低了農(nóng)作物的產(chǎn)量；造成了鹽資源的浪費(fèi)，增加了成本。

活性染料染色廢水主要有2大來(lái)源：（1）活性染料與纖維反應(yīng)的同時(shí)，還能發(fā)生水解反應(yīng)，水解產(chǎn)物一般不能再與纖維發(fā)生反應(yīng)，從而降低了染料的利用率，染色后水洗液中有較多的染料，造成水資源的污染。（2）從生態(tài)角度來(lái)講，大量無(wú)機(jī)鹽的加入，不能通過(guò)簡(jiǎn)單的物理、化學(xué)及生化方法加以處理，高含鹽量的印染廢水排放對(duì)水質(zhì)和土壤的負(fù)面影響極大，超濾技術(shù)雖能很好地去除回用水中的無(wú)機(jī)鹽，但成本太高，很多企業(yè)還無(wú)法承受。為此，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者大力研究如何減少鹽用量，開(kāi)展低鹽甚至無(wú)鹽染色研究。

2 國(guó)內(nèi)外低鹽、無(wú)鹽染色的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

目前，國(guó)內(nèi)外低鹽或無(wú)鹽染色研究主要集中在低鹽活性染料、纖維素陽(yáng)離子改性、無(wú)鹽染色助劑等方面。低鹽活性染料的研究是從染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)入手，通過(guò)減少活性染料的離子基數(shù)目或者增加活性染料與纖維素纖維的反應(yīng)性來(lái)實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)已開(kāi)發(fā)直接性高和對(duì)鹽依存性低的低鹽染色用活性染料，這些染料在結(jié)構(gòu)上都具有高空間位阻效應(yīng)，且大多有較高的直接性；在保證染料溶解性和勻染性的前提下，磺酸基的數(shù)目較少，而且很少處于染料分子的中央，有些則含有陽(yáng)離子基團(tuán)。日本住友公司推出的Sumifix Supra 系列染料，就是由一氯均三嗪和乙基砜硫酸酯結(jié)合在一起的異雙活性基陽(yáng)離子型活性染料，直接性和固色率高，用于低鹽染色顯示了優(yōu)異的性能。亨斯邁開(kāi)發(fā)的Novacron LS 染料是由2 個(gè)一氟均三嗪結(jié)構(gòu)的活性染料對(duì)接而成，直接性很高，可以實(shí)現(xiàn)低鹽染色，但這些都僅僅限于浸染染色領(lǐng)域。對(duì)于軋染領(lǐng)域，這些染料在低鹽或無(wú)鹽染色方面發(fā)揮不了作用。

棉纖維陽(yáng)離子化是一種解決活性染料染色問(wèn)題比較直接且有效的途徑之一，通過(guò)化學(xué)結(jié)合或物理吸附使陽(yáng)離子化合物固著在纖維上以提高染料的竭染率和固色率，在染色過(guò)程中可以減少甚至不使用無(wú)機(jī)鹽。實(shí)現(xiàn)方法有2種：（1）通過(guò)在纖維素纖維上接枝具有反應(yīng)性的胺類(lèi)化合物[3]；（2）用季銨鹽在堿性條件下對(duì)棉織物進(jìn)行預(yù)處理。陽(yáng)離子化試劑的典型代表為胺或季銨的環(huán)氧化合物，開(kāi)發(fā)較早并一直沿用至今。由于很多陽(yáng)離子化試劑本身對(duì)環(huán)境不利，比如，一些胺類(lèi)物質(zhì)對(duì)自然界的毒性很大，對(duì)眼睛、皮膚、呼吸道等有刺激作用，開(kāi)發(fā)環(huán)境友好的生物質(zhì)陽(yáng)離子化試劑得到越來(lái)越多的關(guān)注。殼聚糖衍生物是一種多糖類(lèi)高分子，其生物相容性好、無(wú)毒、無(wú)抗原性，并且年產(chǎn)量?jī)H次于纖維素，近年來(lái)受到普遍關(guān)注。改性淀粉也可作為陽(yáng)離子化試劑，用它處理棉織物后，染色織物的K/S值、耐日曬色牢度及折皺回復(fù)角都有所提高，但前處理整理方法工藝復(fù)雜，還需價(jià)格較高的催化劑，應(yīng)用受到限制。

無(wú)鹽染色助劑的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用也是降低無(wú)機(jī)鹽使用量的有效措施。目前研發(fā)的無(wú)鹽染色助劑大部分是多種組分的復(fù)合物，其中含有高分子聚合物、交聯(lián)組分，在染色過(guò)程中高分子聚合物有助于提高纖維對(duì)染料的吸附，交聯(lián)組分可以與纖維素纖維反應(yīng)，提高染料上染，因此染色時(shí)無(wú)需加入無(wú)機(jī)鹽就能達(dá)到理想的染色效果，實(shí)現(xiàn)無(wú)鹽染色。殼聚糖衍生物（NMAHTCC）也可作為無(wú)鹽染色助劑使用，提高纖維上染率等性能，同時(shí)還可賦予織物抗菌性、防皺性、改善織物吸濕透濕性等。研究結(jié)果表明，使用1%的NMAHTCC 對(duì)棉纖維進(jìn)行處理，可在無(wú)鹽條件下獲得高于常規(guī)活性染料有鹽染色的染色效果，主要是由于殼聚糖衍生物陽(yáng)離子基團(tuán)與染料陰離子基團(tuán)之間有離子鍵形成。因?yàn)榉N種原因，棉纖維陽(yáng)離子化和無(wú)鹽染色助劑產(chǎn)業(yè)化的道路還很漫長(zhǎng)。

眾所周知，軋干軋蒸工藝因?yàn)橹虚g的烘干過(guò)程，染料泳移比較嚴(yán)重，因此是表面染色，得色量最高；但透染性差；工藝簡(jiǎn)單穩(wěn)定；嚴(yán)重的泳移有時(shí)會(huì)影響布面的均勻效果或引起邊中差、陰陽(yáng)面等問(wèn)題。

冷軋堆工藝因?yàn)槿玖纤馍?，固色率最高；但透染性好，因此得色量一般，且沒(méi)有嚴(yán)重的泳移問(wèn)題。

因此本實(shí)驗(yàn)決定開(kāi)發(fā)低鹽濕蒸染色工藝，將軋干軋蒸工藝中高達(dá)200～250 g/L 的鹽降為10～30 g/L，實(shí)現(xiàn)低鹽染色。

3 新型家紡面料無(wú)鹽染色工藝

低鹽濕蒸工藝是將染料和堿劑加在一浴，浸軋染液后進(jìn)行濕蒸固色。與軋干軋蒸工藝相比，低鹽濕蒸工藝簡(jiǎn)單而可靠，不需中間烘干和高濃度的鹽。特別是一些毛圈織物，燈芯絨，毛絨和其他厚重織物，沒(méi)有泳移問(wèn)題，有很好的滲透性。該工藝適合中淺色，存在深色提升力較低、頭尾差、中等的死棉覆蓋性等問(wèn)題。通過(guò)篩選最佳的染料組合，這些問(wèn)題可被克服與改善。

3.1 低鹽濕蒸工藝的頭尾差測(cè)試

低鹽濕蒸工藝流程：室溫浸軋染液（軋余率70%）→透風(fēng)（30 s）→汽蒸（飽和蒸汽蒸90 s）→第一槽70 ℃溫水淋洗→第二槽90 ℃熱水淋洗→第三槽90 ℃熱水淋洗→第四槽2 g/L 依維潔R liq.95 ℃皂洗→第五槽90 ℃熱水淋洗→淋洗→烘干。

3.1.1 淺色、特淺色組合

運(yùn)用非對(duì)比色的原理選擇淺色組合1（軋液配方為：Novacron Yellow NC 0.40 g/L，Novacron Brown NC 0.40 g/L，Novacron Olive NC 0.20 g/L，Albaflow FFW 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，鹽20 g/L，純堿10 g/L）和特淺色組合2（軋液配方為：Novacron Brown NC 2.00 g/L，Novacron Olive NC 1.50 g/L，Novacron Grey NC 1.50 g/L，Albaflow FFW 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，鹽30 g/L，純堿10 g/L）進(jìn)行低鹽濕蒸染色織物頭尾差實(shí)驗(yàn)，即3只染料的色域面積越小，顏色的重現(xiàn)性、頭尾差和邊中色差越小。從表1 可以看出：Novacron NC 淺色、特淺色組合在低鹽濕蒸染色工藝中，頭尾差均很?。粶\米棕色頭尾差dE=0.48，淺棕色頭尾差dE=0.41。

表1 淺色、特淺色組合低鹽濕蒸染色工藝的頭尾差

3.1.2 淺色、中色組合

選擇淺色組合3（軋液配方為：Novacron Yellow NP 2.00 g/L，Novacron Red C-2BL 0.70 g/L，Novacron Blue C-R 2.30 g/L，Albaflow FFW 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，鹽30 g/L，純堿10 g/L）和中色組合4（軋液配方為：Novacron Yellow C-RG 1.60 g/L，Novacron Red C-2BL 2.40 g/L，Novacron Blue C-D 1.00 g/L，Albaflow FFW 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，鹽20 g/L，純堿10 g/L）進(jìn)行低鹽濕蒸染色，并測(cè)試織物頭尾差，結(jié)果如表2所示。

表2 淺色、中色組合低鹽濕蒸染色工藝的頭尾差

從表2 可以看出：Novacron 2 個(gè)淺色、中色組合低鹽濕蒸染色工藝的頭尾差均較小，灰色頭尾差dE=0.86；紅棕色頭尾差dE=0.73。

3.2 低鹽濕蒸工藝與軋干軋蒸工藝對(duì)比

軋干軋蒸工藝（軋液配方為：Novacron Yellow NP 1.40 g/L，Novacron Red C-2BL 1.30 g/L，Novacron Blue C-R 2.30 g/L，Albaflow PAD 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，Thermacol PT 10.00 g/L）和低鹽濕蒸工藝（軋液配方為：Novacron Yellow NP 1.40 g/L，Novacron Red C-2BL 1.30 g/L，Novacron Blue C-R 2.30 g/L，Albaflow FFW 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，鹽30 g/L，純堿10 g/L）進(jìn)行顏色對(duì)比，結(jié)果如表3所示。

表3 低鹽濕蒸工藝與軋干軋蒸工藝對(duì)比

從表3 可以看出：Novacron 組合在低鹽濕蒸工藝和軋干軋蒸工藝中的顏色差異較小，低鹽濕蒸工藝與軋干軋蒸工藝的相對(duì)深度為99%，dE=1.78。

3.3 汽蒸時(shí)間對(duì)低鹽濕蒸工藝的影響

考察汽蒸時(shí)間對(duì)低鹽濕蒸工藝的影響，其中軋液配方為：Novacron Brown NC 2.00 g/L，Novacron Olive NC 1.50 g/L，Novacron Grey NC 1.50 g/L，Albaflow FFW 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，鹽30 g/L，純堿10 g/L，結(jié)果如表4所示。

表4 汽蒸時(shí)間對(duì)低鹽濕蒸工藝的影響

從表4 可以看出：汽蒸時(shí)間對(duì)低鹽濕蒸工藝染色效果的影響較小，特別是汽蒸90～120 s 時(shí)，相對(duì)深度99%，色差為0.16，相差較小。

4 家紡面料無(wú)鹽染色工藝的實(shí)踐

染色織物：純棉40s×40s，120×60，共10 000 m。

工藝流程：前處理→絲光→定型→磨毛→家紡面料無(wú)鹽染色（車(chē)速40 m/min，蒸箱汽封口）→水洗→柔軟定型→軋光→預(yù)縮→機(jī)械柔軟→檢驗(yàn)→包裝入庫(kù)。

軋液配方：Novacron Yellow NP 1.40 g/L，Novacron Deep Red C-D 0.70 g/L，Novacron Blue C-R 2.90 g/L，Albaflow FFW 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，鹽30 g/L，純堿10 g/L。

大貨頭尾差dE 小于0.5，邊中色差dE 小于0.3。實(shí)踐證明低鹽濕蒸染色工藝具有頭尾差小，各項(xiàng)色牢度高；敏感色也不敏感；中淺色得色量高；汽蒸固色時(shí)間相對(duì)穩(wěn)定；染色流程短，減少了特寬幅家紡面料在長(zhǎng)流程軋干軋蒸工藝中的起皺問(wèn)題。低鹽濕蒸染色工藝是真正的環(huán)保短流程工藝，值得大力推廣。