小浴比染色技术优缺点如下:优点:节能节水,降低染料、盐、碱和其它助剂用量,减少污水排放等:缺点:要求染料溶解性好、稳定性好、染液循环良好、控制系统要求高等,否则易产生色花、色差,易产生折皱等疵病。
染色设备不同,其浴比差异很大。卷染、经轴、冷堆的浴比比绳状、溢流机小,筒子纱染色浴比比绞纱染色小,气流、气雾机浴比比喷射、溢流机小。应根据不同品种选用合适的染色机和染色工艺。染色工艺调整和设备选用举例:半缸染色节能工艺(鲁泰纺织股份有限公司)、低浴比高速成衣染色机(意大利通乃路有限公司)、ASMA612型小浴比卷染机(江苏赛格纺机有限公司)、M7202系列高温高压气流染色机(邵阳纺机有限公司)、EC0一38常温溢流染色机(浴比l:5)(香港立信公司)、EC0一88高速溢流喷射染色机(香港立信公司)、EC0 6高温染色机(浴比1:5)(香港立信公司)、Airflow AFE气流染色机(Then公司)等。
采用小浴比染色,可节约染料5415%、助剂节省40%左右、节水50%左右。
浸染染色,浴比大小对染色质量有很大影响。浴比过大影响染液吸尽率和同着率,染料利用率低,浪费能源;浴比过小,影响匀染效果,但染料利用率高,可减少排污量。随着喷射溢流染色机改进和气流染色机的使用,解决了小浴比染色的匀染问题。小浴比染色需要选用直接性小和溶解度好的染料,如亨斯迈公司开发Novacron FN、日本住友公司的Sumifix
Supra,国内也有这类活性染料。
3.5微胶囊染整技术
3.5.1微胶囊基本组成和功能性
微胶囊技术——以某些物质为芯材,用高分子化合物或无机化合物为壁材,采用化学或机械物理方法包复起来,制成直径为卜500 u m微粒,在适当条件下,芯材可透过囊壁而释放出来。芯材含有染料、香料、生物制剂、农药、药品、粘合剂、燃料、墨水、溶剂、发泡剂、交联剂、感光材料、催化剂等,可以是单一一材料,也可以是混合物。壁材是有成膜性能的天然或合成高分子化合物,如明胶、树胶、甲壳质、海藻酸盐、羟甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚氨酯、环氧树脂、聚丙烯酸酯等,壁材中可加入增塑剂、交联剂、表面活性剂等,用于改善性能。
微胶囊的功能性来自于芯材的性能。微胶囊芯材由壁材包裹着,使芯材的性能能缓缓地释放。能降低被封物质的反应性和毒性、增进被封物质的缓释性能和长效性、降低可蒸发物质的挥发性和气味、减少被封物质的可燃性、降低被封物质的可溶性和吸附性、赋予特殊功能和应用效果等。
3.5.2微胶囊分散染料免水洗染色技术
微胶囊分散染料免水洗染色技术利用了微胶囊的缓释作用。在微胶囊染色过程中,不添加任何助剂,染后无需水洗。染色过程:微胶囊囊壁看作半透膜,在高温130。C染 色条件下,囊中染料呈溶解和熔融状态,浴中水分子较小,可透过半透膜进入囊中溶解染料,在浓度梯度的推动下,溶解的染料穿过囊壁向外扩散进入染浴,单分子 染料被溶胀的涤纶纤维表面吸附,并向内部扩散而染着,在降温过程中纤维空隙变小,染料固着。在染色过程中,由于分散染料溶解度变小,逐渐从胶囊中缓释出 来,从而保证了良好的匀染性。
优点:染色完成,织物上浮色很少,无需水洗。这种染色法称之为“饥饿”染色,具有很好的色牢度。染后废水略带颜色,冷却后未上染染料和空白胶囊析出,放置片刻后分层,经简单过滤去除染料粒子和悬浮物后,染色脚水呈无色透明,可直接用于前处理,达到残液零排放。
生产应用情况:该技术由东华大学开发,已在吴江盛虹集团进行试生产,在普通喷射溢流染色机上添上加一套辅助装置即可。已形成单产几百吨生产能力,有7个基本染料微胶囊,包括三只三原色、三个补充色和一个黑色;中试品种有涤纶机织物和针织物、超细涤纶仿麂皮织物等。
3.5.3微胶囊功能整理技术
纺织品功能性加工途径有:制造功能性纤维,纺纱或织造加工中添加功能性纤维或功能性物质,染整
加工中制备,如整理剂与前处理同浴、整理与染色同浴、后整理加工等。
微胶囊功能整理大多在后整理加工中使用,采用浸渍法、涂层法、浸轧法加工,常有芳香、抗菌、防虫、防紫外、调温相变等微胶囊整理,具有持久缓释功能。在实际生产中已广泛应用,具有明显的节水节能效果。
3.6低温等离子加工技术
低温等离子作用:低温等离子体处理是在2.54KHz的高频下,在空气、氧、二氧化碳、氩气等介质中,采用辉光放电或电晕放电产生电子密度高、能量大的等离子体,能使物体表面产生物理化学反应,发生刻蚀作用,改变材料表面性能,是一种清洁生产工艺,无废液排出。在上世纪80年代,国外已应用于纺织印染行业,国内在近十年也开展了等离子体在纺织印染中应用的研发工作,研发了生产样机,进行了生产试验,是非常值得推广的一种无水环保清洁生产技术。
低温等离子体加工技术在纺织印染中的应用实例:低温等离子体处理使羊毛表面改性破坏部分鳞片,达到防毡缩效果(东华大学进行了毛织物防缩机可洗整理):进行低温等离子处理,提高纺纱支数(增加抱合力),如上海纺研院“十五”期间攻关,研制2台连续式毛条低温等离子体设备,用于中试生产;真丝绸低温等离子体处理,提高表观染色深度、湿处理牢度,达到防纰裂效果(苏州丝绸研究所完成“十五”项目);中科院化学所购买了l台KPR -l80型等离子体加工设备,应用于纺织品表面改性和真丝绸
抗皱整理;用于棉纺织品退浆、煮练工艺,提高退浆效果(尤其是对PvA浆)、提高半制品毛效、白度、强度等,又节水节能;用于涤纶织物功能性整理,如亲水整理、仿真整理、超细纤维增深整理等。
3.7泡沫染整技术
泡沫染整是将染色、印花或整理液制成泡沫后施加到织物上,是一种低给液染整工艺,用以配制染料、化学品和助剂的部分水被空气所替代。泡沫加工具有节水、减少染化料助剂的消耗、降低排污、降低成本、能控制染料和助剂在纤维中渗透、防止染料泳移、提高染色质量等优点。
泡沫加工比较成熟工艺有:泡沫整理、泡沫印花、泡沫染色,可逐渐开发泡沫丝光、泡沫增白、泡沫上浆等工艺。
泡沫加工成败决定于泡沫稳定性、发泡剂选用、泡沫大小(约8 u m)、泡沫密度、泡沫均匀性等。如果泡沫不稳定,它迅速破裂、织物带液率难以控制;若泡沫太稳定,则易产生织物带液率偏低及化学品、染料渗透不充分等问题。
国内外已有很多泡沫施加装置,国外已有30多家公司开发了泡沫整理设备,例如:美国加斯顿染色公司(Gaston County)的FFT体系,DataColor公司生产的Autofoam泡沫整理系统,德国Kllster的单面、双面泡沫整理机,德国Morforts真空泡沫体系,荷兰Stork Brabant公司的FP—Il型圆网泡沫印花机,奥地利的Zimmer磁棒泡沫印花系统,国产SP、SP2型双面施泡机及YJ 200 -800型发泡机。
泡沫染整技术可应用于泡沫整理、泡沫印花和泡沫染色。在实际生产中,泡沫整理和印花较成熟,而泡沫染色尚需进一步攻关,泡沫染色的技术要求和难度较高。在泡沫整理方面有:棉织物防缩抗皱泡沫整理——在高温焙烘时,可降低常规整理的树脂泳移而产生的表面树脂(约2/3),提高织物强力,节省整理剂l0—30%,改善织物手感。拒水、吸湿双面整理——正面(外面)进行泡沫拒水整理(渗到织物一半厚度),再在织物反面施加泡沫吸(亲)水剂或抗菌剂,达到拒水和透湿亲水双功能效果,如手术衣面料。多功能窗帘布整理——使用泡沫涂层方法,接触阳光一面进行遮光和抗紫外整理,另一面进行阻燃、抗菌、芳香、抗静电等整理,可大量节省化学品,可减少或防止整理剂问的相互作用。,
泡沫印花是20世纪80年代国外继泡沫整理之后迅速发展起来的印染加工新技术,最早用于地毯印花,后应用于绒类织物和一般纺织品印花。近年来,用于棉及其混纺织物的泡沫印花,常采用活性染料和涂料平网泡沫印花,将活性染料用少量水溶解,后加入发泡剂、增稠剂,以2000r/min高速搅拌4min,再加入稳定剂搅拌4min,制成具有一定发泡比的均匀泡沫浆。在平网印花机上实施印花刮印工艺,后经汽蒸、后处理(涂料印花烘干即可),完成印制过程,发泡比为l:(3.5 - 4)。可采用冷台版平网印花,由于泡沫浆的体积比常规色浆膨胀3—4倍,给浆量是常规的1/2或1/3,不会产生压糊和渗化。发泡比为l:(3.5—4)时,可节约活性染料10—15%,节约涂料40%左右,烘燥热能可减少50%以上。
泡沫染色的实际生产,难度较大,主要存在匀染性问题,以用于地毯、绒类厚重织物为主。影响匀染性因素:染料特性(直接性)、泡沫施加均匀性、泡沫稳定性(不易破裂者,经轧辊后未破裂后经蒸箱产生泡沫圈;稳定性差者,在通过轧辊前已破裂,易造成带液量不均匀)。有报道采用还原染料悬浮体泡沫染色,染色物色泽均匀,各种色牢度稳定、重演性较好。还有泡沫染色仿条格色织布开发:利用泡沫单面染色和阳离子化纤维素的染料吸附差异而制成条格色织风格的产品。
4环保型节约璎染整加工技术和新型助剂应用[5,6】
4.1生物酶在染整中的应用
生物酶本身是一种蛋白质,其分子量大,由各种不同微生物(菌种)制得,它是一种生物催化剂,催化反应具有专一性、反应速度快、效率高、反应条件温和等优点,并可替代有害化学品,具有安全性和可操作性、来源丰富、可在自然界中生物降解等特点。近年来,公认为一类高效节能环保型助剂,在纺织印染中广泛应用,主要有淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、氧化还原酶、果胶酶、漆酶等。表2中列出了各种酶制剂在染整加工中的应用情况。
表2酶制剂在纺织印染中的应用
4.2双氧水低温漂白工艺
低温漂白工艺有:双氧水低温漂白(活化剂法)、生物酶(漆酶一氧化还原酶)低温漂白,双氧水活化法低温漂白已在部分纺织品漂白中应用,后者在进一步研发中。双氧水活化能较高,在碱性条件下,产生漂白有效成分(H02一),过氧氢根负离子需要较高温度,浸漂法要在95℃以上,连续轧漂法汽蒸温度在102℃以上,消耗热能较大。用双氧水漂白蛋白质纤维(羊毛、羊绒)和再生蛋白质纤维及其它纤维混纺交织物时,在碱性高温条件下纤维损伤严重、泛黄、失去光泽等,极需低温漂白技术。苏州大学、东华大学等单位对棉纱、大豆纤维、竹纤维和牛奶纤维等纯纺和混纺产品采用低温漂白技术作了系统开发。
双氧水低温漂白技术的实施,关键在于活化剂的开发和合理使用。英国、美国、日本、我国都在积极研发及应用双氧水活化剂,目前我国部分漂白活化剂已经处于产品批量生产、在纺织品漂白方面处于小批量应用阶段。
染色设备不同,其浴比差异很大。卷染、经轴、冷堆的浴比比绳状、溢流机小,筒子纱染色浴比比绞纱染色小,气流、气雾机浴比比喷射、溢流机小。应根据不同品种选用合适的染色机和染色工艺。染色工艺调整和设备选用举例:半缸染色节能工艺(鲁泰纺织股份有限公司)、低浴比高速成衣染色机(意大利通乃路有限公司)、ASMA612型小浴比卷染机(江苏赛格纺机有限公司)、M7202系列高温高压气流染色机(邵阳纺机有限公司)、EC0一38常温溢流染色机(浴比l:5)(香港立信公司)、EC0一88高速溢流喷射染色机(香港立信公司)、EC0 6高温染色机(浴比1:5)(香港立信公司)、Airflow AFE气流染色机(Then公司)等。
采用小浴比染色,可节约染料5415%、助剂节省40%左右、节水50%左右。
浸染染色,浴比大小对染色质量有很大影响。浴比过大影响染液吸尽率和同着率,染料利用率低,浪费能源;浴比过小,影响匀染效果,但染料利用率高,可减少排污量。随着喷射溢流染色机改进和气流染色机的使用,解决了小浴比染色的匀染问题。小浴比染色需要选用直接性小和溶解度好的染料,如亨斯迈公司开发Novacron FN、日本住友公司的Sumifix
Supra,国内也有这类活性染料。
3.5微胶囊染整技术
3.5.1微胶囊基本组成和功能性
微胶囊技术——以某些物质为芯材,用高分子化合物或无机化合物为壁材,采用化学或机械物理方法包复起来,制成直径为卜500 u m微粒,在适当条件下,芯材可透过囊壁而释放出来。芯材含有染料、香料、生物制剂、农药、药品、粘合剂、燃料、墨水、溶剂、发泡剂、交联剂、感光材料、催化剂等,可以是单一一材料,也可以是混合物。壁材是有成膜性能的天然或合成高分子化合物,如明胶、树胶、甲壳质、海藻酸盐、羟甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚氨酯、环氧树脂、聚丙烯酸酯等,壁材中可加入增塑剂、交联剂、表面活性剂等,用于改善性能。
微胶囊的功能性来自于芯材的性能。微胶囊芯材由壁材包裹着,使芯材的性能能缓缓地释放。能降低被封物质的反应性和毒性、增进被封物质的缓释性能和长效性、降低可蒸发物质的挥发性和气味、减少被封物质的可燃性、降低被封物质的可溶性和吸附性、赋予特殊功能和应用效果等。
3.5.2微胶囊分散染料免水洗染色技术
微胶囊分散染料免水洗染色技术利用了微胶囊的缓释作用。在微胶囊染色过程中,不添加任何助剂,染后无需水洗。染色过程:微胶囊囊壁看作半透膜,在高温130。C染 色条件下,囊中染料呈溶解和熔融状态,浴中水分子较小,可透过半透膜进入囊中溶解染料,在浓度梯度的推动下,溶解的染料穿过囊壁向外扩散进入染浴,单分子 染料被溶胀的涤纶纤维表面吸附,并向内部扩散而染着,在降温过程中纤维空隙变小,染料固着。在染色过程中,由于分散染料溶解度变小,逐渐从胶囊中缓释出 来,从而保证了良好的匀染性。
优点:染色完成,织物上浮色很少,无需水洗。这种染色法称之为“饥饿”染色,具有很好的色牢度。染后废水略带颜色,冷却后未上染染料和空白胶囊析出,放置片刻后分层,经简单过滤去除染料粒子和悬浮物后,染色脚水呈无色透明,可直接用于前处理,达到残液零排放。
生产应用情况:该技术由东华大学开发,已在吴江盛虹集团进行试生产,在普通喷射溢流染色机上添上加一套辅助装置即可。已形成单产几百吨生产能力,有7个基本染料微胶囊,包括三只三原色、三个补充色和一个黑色;中试品种有涤纶机织物和针织物、超细涤纶仿麂皮织物等。
3.5.3微胶囊功能整理技术
纺织品功能性加工途径有:制造功能性纤维,纺纱或织造加工中添加功能性纤维或功能性物质,染整
加工中制备,如整理剂与前处理同浴、整理与染色同浴、后整理加工等。
微胶囊功能整理大多在后整理加工中使用,采用浸渍法、涂层法、浸轧法加工,常有芳香、抗菌、防虫、防紫外、调温相变等微胶囊整理,具有持久缓释功能。在实际生产中已广泛应用,具有明显的节水节能效果。
3.6低温等离子加工技术
低温等离子作用:低温等离子体处理是在2.54KHz的高频下,在空气、氧、二氧化碳、氩气等介质中,采用辉光放电或电晕放电产生电子密度高、能量大的等离子体,能使物体表面产生物理化学反应,发生刻蚀作用,改变材料表面性能,是一种清洁生产工艺,无废液排出。在上世纪80年代,国外已应用于纺织印染行业,国内在近十年也开展了等离子体在纺织印染中应用的研发工作,研发了生产样机,进行了生产试验,是非常值得推广的一种无水环保清洁生产技术。
低温等离子体加工技术在纺织印染中的应用实例:低温等离子体处理使羊毛表面改性破坏部分鳞片,达到防毡缩效果(东华大学进行了毛织物防缩机可洗整理):进行低温等离子处理,提高纺纱支数(增加抱合力),如上海纺研院“十五”期间攻关,研制2台连续式毛条低温等离子体设备,用于中试生产;真丝绸低温等离子体处理,提高表观染色深度、湿处理牢度,达到防纰裂效果(苏州丝绸研究所完成“十五”项目);中科院化学所购买了l台KPR -l80型等离子体加工设备,应用于纺织品表面改性和真丝绸
抗皱整理;用于棉纺织品退浆、煮练工艺,提高退浆效果(尤其是对PvA浆)、提高半制品毛效、白度、强度等,又节水节能;用于涤纶织物功能性整理,如亲水整理、仿真整理、超细纤维增深整理等。
3.7泡沫染整技术
泡沫染整是将染色、印花或整理液制成泡沫后施加到织物上,是一种低给液染整工艺,用以配制染料、化学品和助剂的部分水被空气所替代。泡沫加工具有节水、减少染化料助剂的消耗、降低排污、降低成本、能控制染料和助剂在纤维中渗透、防止染料泳移、提高染色质量等优点。
泡沫加工比较成熟工艺有:泡沫整理、泡沫印花、泡沫染色,可逐渐开发泡沫丝光、泡沫增白、泡沫上浆等工艺。
泡沫加工成败决定于泡沫稳定性、发泡剂选用、泡沫大小(约8 u m)、泡沫密度、泡沫均匀性等。如果泡沫不稳定,它迅速破裂、织物带液率难以控制;若泡沫太稳定,则易产生织物带液率偏低及化学品、染料渗透不充分等问题。
国内外已有很多泡沫施加装置,国外已有30多家公司开发了泡沫整理设备,例如:美国加斯顿染色公司(Gaston County)的FFT体系,DataColor公司生产的Autofoam泡沫整理系统,德国Kllster的单面、双面泡沫整理机,德国Morforts真空泡沫体系,荷兰Stork Brabant公司的FP—Il型圆网泡沫印花机,奥地利的Zimmer磁棒泡沫印花系统,国产SP、SP2型双面施泡机及YJ 200 -800型发泡机。
泡沫染整技术可应用于泡沫整理、泡沫印花和泡沫染色。在实际生产中,泡沫整理和印花较成熟,而泡沫染色尚需进一步攻关,泡沫染色的技术要求和难度较高。在泡沫整理方面有:棉织物防缩抗皱泡沫整理——在高温焙烘时,可降低常规整理的树脂泳移而产生的表面树脂(约2/3),提高织物强力,节省整理剂l0—30%,改善织物手感。拒水、吸湿双面整理——正面(外面)进行泡沫拒水整理(渗到织物一半厚度),再在织物反面施加泡沫吸(亲)水剂或抗菌剂,达到拒水和透湿亲水双功能效果,如手术衣面料。多功能窗帘布整理——使用泡沫涂层方法,接触阳光一面进行遮光和抗紫外整理,另一面进行阻燃、抗菌、芳香、抗静电等整理,可大量节省化学品,可减少或防止整理剂问的相互作用。,
泡沫印花是20世纪80年代国外继泡沫整理之后迅速发展起来的印染加工新技术,最早用于地毯印花,后应用于绒类织物和一般纺织品印花。近年来,用于棉及其混纺织物的泡沫印花,常采用活性染料和涂料平网泡沫印花,将活性染料用少量水溶解,后加入发泡剂、增稠剂,以2000r/min高速搅拌4min,再加入稳定剂搅拌4min,制成具有一定发泡比的均匀泡沫浆。在平网印花机上实施印花刮印工艺,后经汽蒸、后处理(涂料印花烘干即可),完成印制过程,发泡比为l:(3.5 - 4)。可采用冷台版平网印花,由于泡沫浆的体积比常规色浆膨胀3—4倍,给浆量是常规的1/2或1/3,不会产生压糊和渗化。发泡比为l:(3.5—4)时,可节约活性染料10—15%,节约涂料40%左右,烘燥热能可减少50%以上。
泡沫染色的实际生产,难度较大,主要存在匀染性问题,以用于地毯、绒类厚重织物为主。影响匀染性因素:染料特性(直接性)、泡沫施加均匀性、泡沫稳定性(不易破裂者,经轧辊后未破裂后经蒸箱产生泡沫圈;稳定性差者,在通过轧辊前已破裂,易造成带液量不均匀)。有报道采用还原染料悬浮体泡沫染色,染色物色泽均匀,各种色牢度稳定、重演性较好。还有泡沫染色仿条格色织布开发:利用泡沫单面染色和阳离子化纤维素的染料吸附差异而制成条格色织风格的产品。
4环保型节约璎染整加工技术和新型助剂应用[5,6】
4.1生物酶在染整中的应用
生物酶本身是一种蛋白质,其分子量大,由各种不同微生物(菌种)制得,它是一种生物催化剂,催化反应具有专一性、反应速度快、效率高、反应条件温和等优点,并可替代有害化学品,具有安全性和可操作性、来源丰富、可在自然界中生物降解等特点。近年来,公认为一类高效节能环保型助剂,在纺织印染中广泛应用,主要有淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、氧化还原酶、果胶酶、漆酶等。表2中列出了各种酶制剂在染整加工中的应用情况。
表2酶制剂在纺织印染中的应用
退浆 | 精练 | 漂白 | 染色 | 后整理 |
淀粉酶 前处理 退浆:丝绸印花 淀粉酶 退浆 |
棉麻果胶 酶(复配煮练酶)生物 精练: 真丝绸蛋白酶 精练脱胶 |
过氧化氢 酶生物氧 漂净化(除 双氧水); 过氧化氢 酶制剂漂 白 |
过氧化氢酶 脱色(皂洗); 硫化还原染 料隐色体的 氧化还原酶 氧化(代替化 学氧化法)。 |
纤维素酶生物光洁整 理(棉牛仔布仿旧、天丝 去原纤化、麻类去刺痒 整理等):蛋白酶羊毛 (羊绒)防缩机可洗整 理:手感整理(柔软、膨 松等)。 |
4.2双氧水低温漂白工艺
低温漂白工艺有:双氧水低温漂白(活化剂法)、生物酶(漆酶一氧化还原酶)低温漂白,双氧水活化法低温漂白已在部分纺织品漂白中应用,后者在进一步研发中。双氧水活化能较高,在碱性条件下,产生漂白有效成分(H02一),过氧氢根负离子需要较高温度,浸漂法要在95℃以上,连续轧漂法汽蒸温度在102℃以上,消耗热能较大。用双氧水漂白蛋白质纤维(羊毛、羊绒)和再生蛋白质纤维及其它纤维混纺交织物时,在碱性高温条件下纤维损伤严重、泛黄、失去光泽等,极需低温漂白技术。苏州大学、东华大学等单位对棉纱、大豆纤维、竹纤维和牛奶纤维等纯纺和混纺产品采用低温漂白技术作了系统开发。
双氧水低温漂白技术的实施,关键在于活化剂的开发和合理使用。英国、美国、日本、我国都在积极研发及应用双氧水活化剂,目前我国部分漂白活化剂已经处于产品批量生产、在纺织品漂白方面处于小批量应用阶段。