棉针织物节能减排短流程漂染工艺是当前纺织染整行业非常急迫解决的一个重要课题。能源费用不断大幅度上升,环保监控越来越严格,出口订单不断减少和压价,劳动力成本直线上升,漂染加工的利润空间日益缩小,在当前严酷的大环境中,漂染企业只有走节能减排短流程的工艺路线,来有效降低漂染加工成本.企业才可持续发展。
棉针织节能减排短流程的工艺研究选用了高效和一些新机理的助剂,使全程的工艺时间缩短1/3左右。
节能减排工艺主要分为简、短、省前处理工艺、预加盐碱省时的染色工艺、酶皂洗的后处理工艺三部分。
一、简、短、省节能减排前处理工艺
棉及其混纺针织物简、短、省节能减排前处理工艺在染厂推广应用以来,效果显著。根据不同的染色加工要求.前处理工艺可分为四种:
(1)低温生物精练酶前处理工艺,适于深色产品。
(2)中温生物精练酶前处理工艺,适于中色或深色产品。
(3)渗透乳化净洗剂前处理工艺,适于深色产品。
(4)非烧碱多功能快速氧漂前处理工艺,适于增白、浅色、中色产品。
低温生物精练酶前处理工艺
1.产品名称:纯棉及其混纺针织坯布(深色品种)
2.使用设备:溢流染色机、气流染色机
3.工艺流程:毛坯布→生物酶前处理→排液→进水染色(深色品种)
4.处方:渗透乳化净洗剂DWC(%):0.5~0.8
生物精练酶PTZ(%):1
温度(℃):50~55
PH值:醋酸调整5-6
时间(分):40~45
浴比:1:5~1:10
5.工艺机理分析
棉纤维中的共生物果胶质的含量约为0.9%~1.2%.其主要组成部分是果胶酸的衍生物,果胶酸的化学组成是α-D半乳糖醛酸彼此以1.4苷键相联的线型大分子.在棉纤维上的果胶质中有部分果胶酸是以甲酯或Ca,Mg盐的形成存在,因此其亲水性比纤维素低,果胶中的羧基与纤维素大分子中的羟基以酯键结合在一起。封闭了纤维素中的羟基,使棉纤维的润湿性受到影响。果胶质存在于初生细胞壁内,将各孔隙堵塞,使棉纤维的吸湿性降低。果胶质
生物精练酶的主要成分是果胶酶,果胶酶是能水解果胶酯的酶.包括酯酶和解聚酶。在前处理过程中首先果胶酶和果胶质先生成复合物,进而将之水解。这时,原先不溶性的果胶质被分裂,脱离纤维,此时被水解的果胶质具有分散性。这一过程将连续不断地重复发生。果胶质从纤维表面的初生细胞壁层溶解后,为渗透乳化净洗剂去除蜡质提供了通道。生物酶的前处理工艺是分二步进行的:酶作用和蜡质的乳化去除。果胶质的去除率为烧碱精练的70%~80%。
6.技术经济分析
(1)低温生物酶的前处理,不会损伤纤维,织物不降强,失重率低,经前处理后会形成布面的“天然外观”.增强了坯布外观清晰效果.提高了产品档次质量。
(2)生物酶前处理后织物手感极为柔软、丰满、有厚实感,布面比处理前纹路更清晰,光泽亮丽,彻底杜绝缝纫针洞现象,并使后工序柔软处理减少柔软剂用量1/2~2/3左右。(3)生物酶前处理工艺适应品种广,对加工氨、棉交织产品、粘胶纤维、天丝、莫代尔、天然彩棉、棉/真丝、棉/羊毛等产品很适宜。
(4)工艺流程短,节能降耗,比传统的烧碱双氧水工艺可减少用水1,2~2/3,减少能耗(蒸汽,电)50%以上,减少排放废水中的COD,其值仅为传统工艺的1/9~1/10,废水PH值可达到直接排放要求(PH=7~8)。且酶处理后不需要酸中和、脱氧酶除氧,因为酶是蛋白质,易被生物分解,真正体现了节能减排。
中温生物酶前处理工艺
1.产品名称:纯棉及其混纺、交织针织布(中色品种)
2.使用设备:溢流染色机、气流染色机
3.工艺流程:毛坯布→中温精练酶前处理→排液→水洗→进水染色(中色品种)
4.处方:中温精练酶ENQ(%)2.5~3.0
浴比:1:5~1:10
PH:碱调整剂10~11
温度
时间(分):40~50
水洗:40℃~50℃水,水洗10分钟
5.工艺机理分析
中温精练酶ENQ是由果胶酶、纤维素酶和渗透乳化净洗剂等复合而成.在使用中温精练酶前处理过程中混合使用果胶酶和纤维素酶发生了协同作用。果胶酶破坏角质层结构,消化棉角质层中内层的果胶;另一方面.纤维素酶可破坏角质层结构,消化棉角质层中间的纤维素初生细胞壁。纤维素打开了纤维素一侧的分子链,果胶酶打开了角质层一侧的链。协同作用的结果使精练很有效,速度很快,处理水平很高。
6.技术经济分析
(1)中温生物精练酶ENQ的前处理,织物失重率低,<3%,手感柔软,布面丰满。
(2)用中温精练酶ENQ前处理后的织物自度、吸水性比低温生物精练酶处理的要好,低于氧漂后的白度,完全达到染中色产品的白度要求。
(3)工艺流程短,比碱氧工艺减少了酸中和和脱氧,减少用水1/3,减少能耗50%,减少排放废水中的COD 50%以上,水洗一遍即可染色,该工艺在一些染厂生产应用后节能减排效果明显。
渗透乳化净洗剂前处理工艺(深色产品)1.产品名称:棉及其混纺、交织针织坯布(深色产品)
2.使用设备:溢流染色机、气流染色机
3.工艺流程:毛坯布→渗透乳化净洗前处理→(水洗)→染色(深色)
4.处方:渗透乳化净洗剂DWC(g/l)1~1.5
浴比:1:5~1:10
温度(℃):90~95
时间(分):20
5.工艺机理分析
渗透乳化净洗剂DWC适应PH值广泛,从PH 2—14范围内具有很强的乳化、润湿和净洗的功能。能充分乳化和降解布面上沾污的各种油渍、脂肪。能明显提高织物的吸水性能,提高染料的上染百分率和匀染性。
6.技术经济分析
(1)渗透乳化净洗剂DWC是一种多功能复合型高效助剂,渗透乳化除油效果显著,能使处理后的坯布获得均匀的吸湿性和一定的白度,满足染深色产品的质量要求,易匀染,得色量高,和其他前处理的坯布相比.达到同一染色深度。可节约3%一5
(2)DWC前处理后坯布失重率低,<1.5%,手感极为柔软,后工序可减少柔软剂用量2/3以上。
(3)工艺流程短,比传统碱氧前处理工艺减少用水2/3,减少能耗50%以上,排放废水中CDO能减少70%以上,缩短前处理工艺时间50分钟。
非烧碱快速氧漂工艺
1.产品名称:纯棉及其混纺、交织针织坯布(适宜于增白产品、浅色产品)
2.使用设备:溢流染色机、气流染色机
4.处方:快速氧漂剂BLG(%):2.5—3
双氧水(27%)(%):4~8
浴比1:5~1:10
PH:10.6~11
温度与时间:40℃时先加入快速氧漂剂BLG,布走顺后,加入双氧水快速升温到98℃~100℃.保温40—45分钟即可;若是高温缸也可升至1 10。C保温15分钟:或120%保温10分钟;或130℃保温2—3分钟,漂毕,降温至70℃.醋酸(0.4%)中和10分钟,水洗10分钟,脱氧后进行染色。
注意事项:
◆棉与甲壳素纤维混纺产品.漂白温度宜控制在75℃~80℃。
◆棉与氨纶交织产品.最高温度不宜超过105℃,含有大豆纤维的产品漂白温度不宜超过90℃。
◆酸洗:中和酸ZHC,0.4%(o.W.f),50℃~60℃,10~15分钟。
◆热水洗:60℃。70℃,10~15分钟。
◆酶脱氧:脱氧酶0.05ml/1,PH 6-7,30℃~40℃,10分钟。
◆若使用水质硬.重金属含量超过250 ppm,宜加多价螯合剂PLEX PED 0.5%~1%。
◆若被漂物上针织机油沾污严重,可加降油剂PON PED 1%。
◆为防止坯布细皱纹的形成,单面布可加抗皱剂LUBE BAL 1%,能有效减少纤维与纤维之间,坯布与染机内壁之间的磨擦系数.天丝产品需加专用抗皱剂LUBE ACF 1%,可有效解决天丝产品起皱等质量问题。
5.工艺机理分析
快速氧漂剂BLG中的复配助剂稳定调节氧漂液的PH值在10.5~1 1之间,使双氧水的分解持续均匀,分
6.技术经济分析
(1)漂白工艺简、短、省
由于快速氧漂剂中不含烧碱.所以氧漂时PH值易精确控制,既可以实现短时间常温氧漂,更适合高温速漂。而且漂后废水PH值低于9,易于清洗。比碱氧工艺可缩短时间30~40分钟,节省水、电、汽。
(2)失重少。降强少,手感好
氧漂时不用烧碱.所以被漂物失重少,失重率可控制在2%~3%以内,比烧碱工艺可减少2/5~1/2。同时降强少.手感好,可减少后道工序柔软剂1/2的用量。
(3)适宜于多种纤维、多种设备的氧漂
由于氧漂剂不含烧碱,所以适宜于对烧碱敏感的粘胶纤维、天丝、莫代尔、竹纤维、大豆纤维、甲壳素纤维、氨纶丝的氧漂。适宜于溢流机、气流机、筒子染纱机、连续氧漂生产线、冷轧堆漂白等多种设备的应用。
(4)简化操作、清洁生产
该工艺中省去了烧碱、精练剂、渗透剂、稳定剂等多种助剂,大大减少了运量、搬运和储存用地,减少称量和操作加料的繁琐和误差.大大简化了操作.给工艺质量的重现性、安全性创造了条件,含碱量低,色度、COD、BOD比烧碱工艺降低50%以上.减少了污染.易于污水处理,做到了清洁化生产,真正做到了节能减排,有“傻瓜”助剂、“傻瓜工艺”的美誉。
二、短流程活性染料预加盐碱染色工艺
1.产品名称:棉及其混纺、交织针织坯布
2.使用设备:溢流染色机
3.工艺流程:前处理后的坯布→加入元明粉,1/3碱剂→坯布运转10分钟后用10分钟线性加入染料→运转10分钟后用1℃/min的速率升至50℃一60℃,运转20分钟后再用10分钟线性加入
4.工艺条件与升温曲线
(1)适宜于适于乙烯砜活性基的活性染料
(2)适宜于乙烯砜活性基+一氯均三嗪活性基双活性基染料的活性染料
(3)适宜于双活性基活性染料中的活性翠蓝、活性黄、活性艳蓝的单色和拼色用
5.活性染料预加盐碱染色机理分析
活性染料采用预加盐碱的工艺,通过一些染厂几年的生产应用,认为匀染性好,得色量高,染色时间短,操作简单、易于控制。在常温时将元明粉和1/3碱剂加入染机后,在没有加染料的染机内,被染物通过10分钟的运转.吸匀了盐和碱剂,消除纤维上的负电荷和在碱剂的作用下使棉纤维中的部分羟基电离,形成纤维素负离子(即纤维素-O-),然后用十分钟时间进行均匀加入染料,喷流的染液与运转的织物不断进行穿透交换,染液中的染料吸附纤维,向纤维内扩散,并进行键合固色,但由于温度低,PH低,所以初染率低。固色速率也低.上染一直在进行,边上染边固色,达到匀染的效果,30℃染色10分钟后,通过升温来提高上染速率和固色速率.在50℃一60℃保温20分钟后,上染百分率和固色百分率有较大提高后,再用10分钟进行第二次加碱固色,提高了染浴的PH值,PH达到10.5~11,增加了固色百分率,整个染色过程采用低温时加染料,逐步升温,分二次加减,可大大减少染料的水解,提高固色百分率增加得色量,缩短染色时间。对于用盐、碱量大的深浓色产品,采用预加盐碱的工艺可避免染液回流到化料缸内溶化盐,由于盐的浓度高使染料分子缔聚.加碱时由于化料缸内碱度高而使染料水解等弊端,所以预加盐碱工艺更为安全,比多次加盐碱更为简单方便.便于工艺控制。时间减少30—50分钟。活性染料预加盐碱的染色工艺是企业管理技术、染色工艺试验与设计相结合,以达到高效率、高正品率、短周期、低成本的先进技术。
预加盐碱染色工艺的基础是合理选用染化料.如选用的染料配伍因子范
S值为70%~80%;MI值>90%;LDF值>70%;T50>10 min
S值:表示在中性盐存在下,染料达到第一次平衡的上染率。
MI值:染料移染指数,表示染料的移染性高低。
LDF值:表示活性染料染色全过程的匀染性。
T50值:表示达到最终固色率一般所需的时间,也用来表示染料的固色速率。
三、皂洗酶皂洗工艺
活性染料的染后水洗后处理是整个染色工艺过程的重要环节,对染色物的牢度及染色时间、能源、水的节约具有重要意义。所有活性染料都存在着固着不充分,在纤维上留下约有20%一30%的水解染料的缺点。水解的活性染料由于对纤维素纤维的亲和性影响了它的易洗涤性,高亲和力的染料需高温洗涤。水洗后处理的时间一般是染料的上染和固着过程的二倍多.因此耗用大量水和热能用于水洗后处理。
活性染料的水洗过程一般包括冷水洗、酸洗、热水洗、皂洗、热水洗、冷水洗等。深浓色产品要求色牢度好的有许多厂还皂洗二遍。
皂洗过程是促使纤维内部未固着的水解染料扩散到纤维表面.同时脱附到洗涤液中。常规使用的皂类洗涤剂及非离子表面活性剂并不能加速水解染料的扩散,阳离子型助剂有助于提高净洗效果,但却容易使水解染料固着在纤维上面影响水洗牢度.一些染厂采用含有大分子聚合物和某些表面活性剂,利用氢键、范德华力等络合部分水解染料分子,减缓其再吸附到纤维上去。
现推出皂洗酶皂洗工艺.其机理是皂洗酶是一种蛋白酶。在酶皂洗中能够催化分解已经水解和未固色的活性染料发色基团.使织物上未固色的浮色染料分解消色,分解染色底液中的染料发色基团,使其变成无色,无法再沾附到被染物上。但对已经与纤维共价键结合的染料,就是已经固色的染料影响很小。
1产品名称:棉及其混纺、交织针织坯布
2.使用设备:溢流染色机
3.工艺流程:染色后的织物→冷水洗→酸洗→热水洗→皂洗酶皂洗→热水洗→(对色)→柔软
4.处方:皂洗酶PROTE—SPERSE E
温度(℃):80~90
时间(分):20
水洗:50~60℃,水洗10分钟
5.传统皂洗与酶皂洗质量对比(某染厂生产工艺)
染色处方:活性黄3RS 2.0%
活性艳红3BS 4.0%
活性艳红色两种皂洗工艺对比表
6.经济技术分析
(1)皂洗酶的生物酶特殊作用能够分解已经水解和未固色的活性染料,破坏其发色基团,充分去除浮色,有效提高皂洗效果,减少皂洗后水洗次数,缩短工艺时间60分钟一120分钟,明显降低成本。
(2)和传统皂洗工艺相比,各项色牢度有明显提升,可不用或减少固色剂用量。
(3)减低染色废水的COD,明显降低废水色度,减轻污水处理负担,生物制剂,使用安全,符合环保要求.节能减排明显。
(4)简化工艺,简化操作,用量少,节能省时。
小结:节能减排漂染工艺的研究与生产应用是当前漂染企业的根本出路。近年来由于印染助剂新产品的不断推出,特别是生物酶类产品的应用,改变了传统漂染工艺的时间长、耗能高、污染大的现状,如采用渗透乳化净洗剂前处理、预加盐碱染色工艺、皂洗酶皂洗后整理,可使黑色、藏青等深色产品全过程时间比传统工艺缩短50%以上,只需5个多小时,而坯布失重率减少50%以上,水、电、汽、助剂减少十分明显。
针织漂染企业可根据漂染加工的品种和质量要求采用切实可行的节能减排漂染工艺。现国内多家染厂在生产实践中验证了生物酶前处理工艺、酶皂洗工艺、预加盐碱染色工艺,节能减排、降低生产成本效果显著,并实现了漂染质量的重现性、稳定性,从而提高了一次准确化染色的成功率。