Econtrol工艺有3个步骤,即:轧–烘–洗。Econtrol 工艺省去了分离固色步骤(汽蒸),且工艺过程无需用 盐。烘房内温度为120℃,织物停留2 min,在相对湿 度为25%的蒸汽中固色。Econtrol工艺提供了受控染色 (Controlled Coloration)的优点及由Monforts设计开发的 创新设备。但由于设备造价高、工艺控制难度大,并没有得 到广泛推广。
我国山西彩佳印染有限公司通过对传统的还原皂洗机 进行重新设计和组合,研发出了活性染料无盐轧蒸连续染 色工艺。它将活性染料印染的轧、烘、轧、蒸、洗五步工艺简 化为三步工艺,即:轧、蒸、洗。其流程是:进布→2只冷 水辊冷却→浸轧染料及固色碱混合液→透风→汽封口 还原蒸箱→蒸洗箱7只→两柱烘燥(φ800烘筒20只)→落布。其产品特点如下:(1)从浸轧染料和碱剂的混合液 到染料的固色过程全部是在湿态条件下进行的,不存在打 底机烘干过程中染料容易产生泳移的现象,同时织物染透 性好;(2)由于半制品通过均匀轧车后,进入设置汽封口的 还原蒸箱,布面含水量较常规液封工艺低,所以升温快,节 约了蒸汽;(3)由于无盐染色,可减少染料回粘现象,所以 容易水洗,并且牢度提高;(4)无盐轧蒸工艺染色成品达到GB/T411—2008《棉印染布》标准,与轧烘轧蒸工艺染色 成品的各项牢度指标一致。
与常规轧烘轧蒸工艺相比,无盐轧蒸工艺无需用盐,使 染色化学品用量减少了90%;节省了一台热风打底机,综合 节能30%以上;并且减少洗涤用水,减少污水排放30%。 与Econtrol工艺相比,无盐轧蒸工艺使用还原皂洗机,减少 了红外线加热装置和高温加热装置及温度、湿度的精密控 制,进一步缩短了固色时间,提高了染色效率。与间歇式冷 堆染色工艺相比,无盐轧蒸工艺得色量一致,由于固色碱剂 的改进,克服了水玻璃沾污的弊病,实现了轧染的连续化, 提高了生产效率。
3.活性染料低盐或无盐染色
活性染料染色时需要添加大量的中性电解质来提高上 染率,但大量的电解质在污水处理中难以去除,对环境污染 严重。为此,近年来国内外很多研发人员对活性染料的低盐 或无盐染色工艺做了大量的研究工作。
目前开发的低盐和无盐染色主要有以下几种途径:
(1)通过改进染料结构,开发高直接性和对盐依存性低的活性染料或可产生电荷引力的阳离子型活性染料,结构式如下所示:
(2)开发新的染色工艺,如小浴比染色、电化学染色、 微悬浮体染色等。染料的直接性与染色温度和浴比有关,染 色温度越低,直接性越高,需要盐用量也就越少。但温度太低会降低染料的溶解度和上染速率,因而必须选用适当的 助剂来改善染料的溶解和分散性,加快染料的上染和固色速率。浴比越小,染料直接性越高,盐用量也越少。而新型染色工艺目前还只是在试验探索阶段。
(3)对纤维改性,提高对染料的吸附能力。通常采用 的是两浴两步法工艺,即改性后再染色,这样势必会延长工 艺时间。为此,有人将改性放于前处理工艺中,前处理与改性一浴,然后60℃酸洗一次,冷水洗至中性,染前再用除氧酶处理。前处理与改性一浴中还用到具有渗透润湿、洗涤煮练、氧漂稳定功效的多功能助剂BCN和精练酶等助剂。
(4)开发新型染色助剂。例如苏州大学研发的超支化 活性染料无盐染色助剂以端胺基超支化合物、交联剂、催 化剂为主要组分配制而成。由于端胺基超支化合物既不同 于一般的小分子化合物,又不同于常规高分子化合物,采用 该助剂处理纱线、织物后,纤维表面胺基和亚胺基丰富且均 匀,因此,在活性染料染色工艺中不需加入无机盐,就能保 证染色的均匀性,同时,染色深度、色牢度等指标与常规染 色工艺相当或更佳。
4.分散染料微胶囊染色
由于分散染料是一种疏水性强而水溶性小的非离子型染料,在制备和使用中都要加入多种助剂,如分散剂、匀染剂、增溶剂等,才能进行染色,却因此加重了染色废水的色度以及COD、BOD等的负荷,增加了污水处理的难度。
目前国内研发的分散染料微胶囊主要是利用微胶囊的缓释功能和隔离性,使染色速度减缓,不仅可以达到匀染目的,节省许多助剂,而且还可以消除废水中的色度和COD、BOD污染。
分散染料微胶囊染色技术在国内尚处于初始阶段,其 染色和制备机理大致如下:以高分子成膜材料作微胶囊的 壁材,将分散均匀的染料细小液滴或固体颗粒包覆,形成微胶囊。在染色时,微胶囊内部的染料向壁外扩散,壁外的水 向内渗透,形成交换直至内外达到平衡,使分散染料在纤维 表面吸收而达到完全上染。
分散染料微胶囊非常细小,有巨大的比表面积;胶囊 壁材对染料亲和性很弱,具有半透膜特性;同时它耐热、坚 固,在染色条件下不破裂、不软化,能充分地保持其原有的物理机械性能。微胶囊化使分散染料形成直径约10~60μm 的小颗粒,并被囊壁严密包裹,在染色介质水中孤立存在。 当小颗粒与织物接触时由于微胶囊的隔离作用而不会污染织物或形成斑点,这一点类似于传统染色中的表面活性剂(分散剂)胶束。
在高温染色条件下,水的表面张力很低,易于渗入微胶 囊内,溶解其中的分散染料形成饱和溶液。由于胶囊壁内外 染料形成的浓度梯度,使得溶解的染料分子在扩散推动力 的作用下,穿过胶囊壁向外扩散进入染浴,同时水进一步渗透进胶囊,直至平衡。若染浴中有涤纶存在,单分子染料会向涤纶表面吸附并向纤维内部扩散,完成上染。染浴中的染 料溶解平衡被打破,所以溶解、上染不断进行。“溶解→扩 散→吸附→上染”这一过程连续进行直至获得所需的色深。由于分散染料的溶解度很小,染浴中染料浓度极低,从而保证了良好的匀染性。
微胶囊化分散染料染色的涤纶织物具有良好的水洗性能,主要是由于纤维表面尽可能低的沾色,使后续的水洗过程变得不重要。如果断绝染料来源,在染色条件下用水处理,促使纤维表面的吸附染料完全进入纤维,同样可以达到提高色牢度的目的。其主要理论依据是:分散染料在水中的标准化学位远高于其在纤维中的标准化学位。这种免水洗处理可以形象地称为“饥饿染色”。
利用分散染料微胶囊/活性染料一浴法对涤棉混纺进行染色,也无需使用分散剂和匀染剂等助剂,即能达到匀染和高色牢度的要求。消除了助剂的增溶作用,染色后纤维表面的浮色大幅度减少,可省去涤纶织物的烧碱/保险粉还原清洗工序,避免了还原清洗对活性染料的破坏,并且降低了耗能、节省了水资源、缩短染色周期、提高了设备利用率及生产效率。
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