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印染工业节能减排工艺设备研究新动向

来源:印染在线 发布时间:2012年12月14日

分散染料微胶囊染色新技术无需新的染整设备,利用原有的高温高压溢流染色机、高温高压卷染机及热熔染色机即可进行。

5.涂料染色

与染料染色相比,涂料染色具有对纤维加工对象的普适性、色谱选择的广泛多样性、节能减排的环保性等特点。 涂料染色工艺分为涂料轧染和涂料浸染2种。涂料 轧染适合大批量生产,工艺流程短、不需水洗,可节水约90%,节能约40%;涂料浸染适合小批量多品种的生产,能产生灵活多变的染色效果。

涂料染色助剂(涂料色浆、粘合剂、交联剂、防泳移剂等)的性能是影响涂料染色效果的重要因素。涂料应该具备一定的耐酸、碱、氧化剂和还原剂的能力,有良好的耐日晒、耐气候牢度和耐热稳定性,粒径分布均匀、分散稳定性好,与各种化学助剂的配伍性好。粘合剂要求粘着力强、手感柔软而不粘、高温不泛黄、不粘辊、配伍性好、性能稳定等等。

一些发达国家的涂料染色技术的应用已具有一定的规模和较高的质量水平,并在不断地推陈出新。很多公司推出 了一系列涂料染色色浆及其配套助剂如粘合剂、阳离子改性剂、色牢度提高剂、柔软剂、匀染剂等等,染色助剂的性能 不断提高,如高细度色浆、核壳型超柔软粘合剂的研发。染色设备也在不断升级,如Monforts公司生产的Thermex连 续染色机适用于涂料连续染色工艺,可获得传统染色机无法满足的品质和重现性要求。

我国涂料染色技术的推广和应用水平与国外相比虽然仍存在差距,但近年来也取得了较大的进步。由常州市东高 染整有限公司研发的“织物变性涂料连续轧染新技术”是 在改进的涂料轧染设备上,采用棉织物变性和涂料染色两步法或一步法完成,在染色过程中少用粘合剂和交联剂,针对水洗产品的系列开发,解决了传统涂料染色工艺存在的染深性差、手感硬、粘辊、色牢度低等缺点。此外,常州森容纺织品有限公司开发了色织产品涂料染色新工艺即环状涂 料染纱线工艺,并由张家港建业印染机械有限公司负责专 用设备的制造。此外,苏州印染厂有限公司对涂料粉的选择 (粒径大小和分布、晶形、折光指数、色牢度、着色力、鲜艳 度等)、粘合剂优选(从粘度、成膜速度、与其它助剂配伍性 等)、柔软剂和防泳移剂筛选等进行了研究和生产试验,所生产的特宽幅(2.8 m)床上用品织物(中浅色)全部出口美国。这种生产工艺值得推广,但在生产特浓特深产品,粘沾滚筒、提高湿摩擦牢度和手感柔软性方面还需继续攻关。

6.天然色素染色

天然色素染色以天然色素为着色剂,可以在常温或高 温的条件下染色,不使用任何化学合成助剂,不需要特殊设备,对人体和环境不会造成危害,因此天然色素染色技术也是实现清洁生产和获得生态纺织品的途径之一。 天然色素通常指的是天然植物染料,是从植物中萃取出来的,如黄芩、紫草、绿茶、紫苏、甘蓝、苏木、高粱红色 素、姜黄、桷皮苷、茜草、红米等。因此所受污染少,安全性 好,不含任何有害元素,并且经过严格的筛选,不仅无毒无 害而且还有医疗和保健作用,这是合成染料难以比拟的。天 然植物染料在印染生产整个过程中,对生产环境无污染,对 人体健康无任何伤害,排污也不会对人类生存环境产生不 良影响。所以,天然色素染色技术符合国家节能减排基本国 策,值得推广应用。

目前,由陕西盛唐植物染料公司开发生产的天然植物 染料已有红、黄、绿、黑、蓝五大系列,20多个品种,颜色达1 000多种,可染棉、麻、毛、丝等多种纤维,并且产品达到了Oeko–Tex Standard 100生态环保标准。该产品在我国山西 彩佳等部分印染厂试染结果表明,染色织物的色牢度可以和现用的活性染料媲美,另外天然植物染料所赋予纺织品 的抗紫外线等一些特殊性能是合成染料所不能达到的。

7.超临界二氧化碳染色

超临界二氧化碳染色技术真正实现了无水染色,不但 省去了还原清洗和烘干工序,降低了能耗,而且二氧化碳和残余染料也可以通过回收,循环使用。

超临界流体指的是处于临界点以上温度和压力区域下 的流体,在临界点附近,会出现流体的密度、粘度、溶解度、 热容量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象。 超临界流体的物性兼具液体性质与气体性质,密度和溶剂 化能力接近液体,粘度和扩散系数接近气体,在临界点附近流体的物理化学性质随温度和压力的变化极其敏感,在不 改变化学组成的条件下,即可通过压力调节流体的性质。当 前超临界流体技术已在许多领域得以广泛应用。

由于二氧化碳临界温度为31.05℃,临界压力为7.37 MPa,而水的临界温度为374℃,临界压力为22.05 MPa, 因而应用二氧化碳的超临界技术比水容易得多。超临界二 氧化碳流体的密度和对染料的溶解能力远远高于气体,甚 至高于液体,对织物有很强的渗透作用。

超临界二氧化碳染色技术主要应用于染聚酯纤维。对于天然纤维的染色,尚处于研究探索阶段。目前的方法主要是对天然纤维进行改性,使其表面具有疏水性,再用分散染料在超临界二氧化碳流体中进行染色。

自1996年德国西北纺织工业研究院首先开始研究超临界二氧化碳无水染色技术以来,日本、美国、中国等也陆续在研究,但由于这项新技术难度较大,进展不快,到现在还停留在小试或中试阶段。主要问题是设备成本高,对亲水性 纤维和染化料难以使用等问题,有待于更深入的研究。

8.泡沫染色

泡沫整理是采用尽可能多的空气来取代配制染液或整理液时所需要的水,将染化料或整理剂制成泡沫体,然后强制泡沫扩散到织物表面或透入织物内部。由于空气降低了整理浴的含水量,就可以节约染化料和整理剂,减少污染 物和废水排放。如果织物焙烘后不需要水洗,该工艺可基 本无废水产生。因此,泡沫整理是典型的低给液节能型染整 技术,完全符合绿色染整的发展方向。泡沫整理可用于前处理、染色、印花、后整理等各个工序,目前使用最多的是后整理领域。

与常规的浸轧法相比较,泡沫染色更加节能,其主要特点包括以下几方面。

(1)染液施加均匀。泡沫染色技术首先用泡沫发生器将染液泡沫化,然后通过施泡机的施加棒施加于织物表面。只要织物平整,施加于织物表面的染料就一定是均匀 的。在浸轧法染色中,染色是否均匀和织物幅宽有很大关系,幅宽越宽,要做到均匀上染困难就越大。泡沫染色与幅宽没有太大关系,显然这是其他染色方法都不能相比。

(2)避免染料泳移。泡沫染色织物带液率很低,最高也不会超过40%,所以在后续烘干过程中,由于烘干不均 匀产生染料泳移的现象就不会发生,也就不会产生边中色差。而常规浸轧法,由于织物带液率高,那些对纤维亲和力低的染料,极易在烘干过程中产生泳移,造成边中色差。

(3)染液浓度一致。由于染料对纤维亲和力不同,浸轧 法中浸轧槽内的染料浓度会随着染色的进行而不断发生变化,往往产生前后色差。到目前为止,这个问题基本还是靠技术人员的经验来解决。而泡沫染色则完全不存在这样的问题,整个染色过程中染液已泡沫化,各种化学品的浓度始终是不会改变的。再加上精确的泡沫施加量的控制,使织物 染色前后得色一致,颜色稳定应该是比较容易做到的。

(4)泡沫染色由于是把起泡后的染料溶液均匀地施加于织物表面后,再通过轧车挤压,可以使染料在织物中很好渗透,因此,染色牢度和浸轧法一样,不存在什么问题。

(5)可以实现污水的零排放。泡沫染色,残留的仅仅是少量的泡沫,而且这些泡沫破泡以后得到的染液浓度与配方浓度完全一样,多数情况下可以回用,避免了常规浸轧法轧槽中剩余的染液必须放掉的问题。

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