活性翠藍(lán)小浴比染色工藝研究

吳志和+陳英+張惠芳+俞樂(lè)晶+丁林喜+劉應(yīng)東

摘要：本論文研究了活性翠藍(lán)在1∶6小浴比條件下的染色工藝，比較了常規(guī)染色后水洗工藝和應(yīng)用ReactEVO？系列助劑低溫、短流程水洗工藝。通過(guò)染色K/S值、皂洗色牢度、摩擦色牢度等測(cè)定評(píng)定，研究得到了活性翠藍(lán)小浴比最優(yōu)染色工藝，并分析比較了ReactEVO？水洗工藝的節(jié)能減排效果。

關(guān)鍵詞：活性翠藍(lán)；小浴比；ReactEVO？水洗工藝；節(jié)能減排

中圖分類(lèi)號(hào)：TS192.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Study on Dyeing Process for Low Liquor Ratio of Reactive Turquoise Blue

Abstract： In this paper， the dyeing process of low liquor ratio （1∶6） for reactive turquoise blue was studied. ReactEVO？ process， which is low temperature and short washing process， was compared with the conventional soaping process. The optimal dyeing process of reactive turquoise blue in low liquor ratio was studied by the determination of K/S value， soaping fastness and rubbing fastness. The effect of energy saving and emission reduction of ReactEVO？ washing process were analyzed.

Key words： reactive turquoise blue； low liquor ratio； ReactEVO？ washing process； energy conservation and emission reduction

活性翠藍(lán)色澤艷麗，是其他染料無(wú)法替代的，在活性染料大家族中占有非常重要的地位?；钚源渌{(lán)G是銅酞菁染料，其分子母體由四只異吲哚啉縮合后與銅離子絡(luò)合而成，染料分子結(jié)構(gòu)呈平面四邊形，體積較大，缺乏線性（圖1）；分子量較大，導(dǎo)致染料分子易聚集、擴(kuò)散性差，染色時(shí)容易出現(xiàn)染色疵點(diǎn)、染花等現(xiàn)象；染色時(shí)，由于纖維內(nèi)部的水解染料和未固著的染料較多，染料分子的擴(kuò)散緩慢會(huì)在纖維表面產(chǎn)生聚集體，形成表面沾色，在染后凈洗中難以去除。因此，活性翠藍(lán)染色工藝研究一直是企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排要求的提高，小浴比染色和高效水洗技術(shù)越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用。小浴比染色具有節(jié)水、節(jié)能、節(jié)約染化料的特點(diǎn)；ReactEVO？系列產(chǎn)品為低溫高效水洗助劑，由ReactEVO？DYE、ReactEVO？WBS、ReactEVO？PHR和ReactEVO？TWE組成，最大特點(diǎn)是洗滌道數(shù)少，處理溫度在50℃及以下，可節(jié)能、節(jié)水，提高生產(chǎn)效率。

本論文采用1∶6小浴比染色，探討活性翠藍(lán)的小浴比染色工藝和ReactEVO？水洗工藝，分析討論ReactEVO？助劑在活性翠藍(lán)染色中的節(jié)能減排方面的優(yōu)勢(shì)。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)材料

EVERZOLTURQUOISEBLUEG，臺(tái)灣永光化學(xué)工業(yè)股份有限公司；雅格素翠藍(lán)G，上海雅運(yùn)紡織化工有限公司；ReactEVO？WBS（簡(jiǎn)稱(chēng)WBS）、ReactEVO？PHR（簡(jiǎn)稱(chēng)PHR）、ReactEVO？TWE（簡(jiǎn)稱(chēng)TWE），三義精細(xì)化工（蘇州）有限公司；無(wú)水硫酸鈉（AR），平湖化工試劑廠；無(wú)水碳酸鈉（AR），上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；LovibondCOD測(cè)試劑，上海邦沃儀器設(shè)備有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器

LA652獨(dú)立染程低浴比染色機(jī)，流亞科技有限公司；測(cè)色配色系統(tǒng)，Datacolor；U-3310型紫外分光光度儀，日本日立公司；SW-12A型耐洗色牢度實(shí)驗(yàn)機(jī)、Y（B）571-Ⅱ型預(yù)置式色摩擦牢度儀、耐汗?jié)n牢度儀，溫州大榮紡織儀器有限公司。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

（1）染色處方

活性染料X（%（o.w.f））

Na2SO4Y（g/L）

Na2CO3Z（g/L）

染色T1（℃），30min

固色T2（℃），30min

浴比1∶6

（2）染色工藝

1.4測(cè)試方法

（1）染色織物K/S值

應(yīng)用Datacolor測(cè)色配色系統(tǒng)對(duì)被染織物的最大吸收波長(zhǎng)處的K/S值進(jìn)行測(cè)試。每個(gè)試樣測(cè)4次，取平均值。

式中：R—表示有色試樣趨于無(wú)限后的反射率，計(jì)算時(shí)取最大吸收波長(zhǎng)下的值；K—表示織物對(duì)光的吸收系數(shù)；S—表示織物對(duì)光的散射系數(shù)。

（2）勻染性參數(shù)

在織物上任選一點(diǎn)作為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，在測(cè)色配色系統(tǒng)上測(cè)其與任取的10點(diǎn)間的色差ΔEi，用如下公式計(jì)算樣本標(biāo)準(zhǔn)方差S，以S值來(lái)評(píng)價(jià)織物染色的勻染性：

式中：S—樣本標(biāo)準(zhǔn)方差。S值越小，勻染性越好。

（3）染色牢度的測(cè)定

耐皂洗色牢度按GB/T3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取吩囼?yàn)方法（3）測(cè)定。耐汗?jié)n牢度按GB/T3922—1995《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)秃節(jié)n牢度》測(cè)定。日曬牢度按GB/T8427—2008《紡織品耐人造光色牢度試驗(yàn)方法》測(cè)定。

2結(jié)果與討論

2.1小浴比染色工藝

2.1.1染色溫度和固色溫度對(duì)染色的影響

由于活性翠藍(lán)染料分子結(jié)構(gòu)較大，分子間聚集傾向大，導(dǎo)致其溶解性和擴(kuò)散性能較差，因此適當(dāng)提高染色溫度，可有效地提高染料的溶解度和擴(kuò)散活化能，加快擴(kuò)散速率，使更多的染料分子進(jìn)入到纖維內(nèi)部與纖維大分子接觸，達(dá)到上染的目的。固色溫度是決定染色效果的另一個(gè)重要參數(shù)。

圖2所示為EVERZOLTURQUOISEBLUEG和雅格素翠藍(lán)G在不同染色溫度和固色溫度條件下，染色織物的K/S值。染色時(shí)，染料用量4%（o.w.f），Na2SO4用量40g/L，Na2CO3用量15g/L，浴比1∶6。

圖2可知，染色溫度和固色溫度對(duì)兩支染料的染色效果有顯著影響。圖1（a）可知EVERZOLTURQUOISEBLUEG染色時(shí)，在染色溫度一定的條件下，固色溫度在80℃以下時(shí)，K/S值隨溫度的升高而增大，在80℃時(shí)達(dá)到最大值，而在高于80℃后，K/S值反而有所下降；固色溫度一定時(shí)，染色溫度60℃時(shí)K/S值最大，染色溫度過(guò)高或者過(guò)低均不利于染料上染織物。圖1（b）雅格素翠藍(lán)G染色可以得到相同的規(guī)律。故染色溫度60℃，固色溫度80℃的工藝較為合理。

2.1.2元明粉用量對(duì)染色的影響（圖3、表1）

由圖3可以看出，當(dāng)元明粉用量低于50g/L時(shí)，隨著用量的增加，K/S值幾乎是線性增加的，超過(guò)50g/L達(dá)到60g/L時(shí)，K/S值增加不明顯，甚至下降；元明粉用量低于50g/L時(shí)，勻染性參數(shù)S較低（見(jiàn)表1），高于50g/L時(shí)有明顯的上升。說(shuō)明活性翠藍(lán)染色時(shí)，元明粉用量超過(guò)一定值時(shí)，得色增加不顯著，反而易造成染色不勻。所以Na2SO4的用量50g/L為宜。

2.1.3純堿用量對(duì)染色的影響（圖4）

由圖4可知，當(dāng)Na2CO3用量增加至15g/L時(shí)，K/S值增加顯著，但超過(guò)15g/L時(shí)，K/S值會(huì)出現(xiàn)較大幅度的降低。這是因?yàn)檫^(guò)量堿劑導(dǎo)致部分上染的染料水解，因此K/S值降低。兩支染料變化規(guī)律一致，因此Na2CO3用量以15g/L為宜。

2.1.4染色工藝優(yōu)化

在單因素研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)表2所示正交實(shí)驗(yàn)，以K/S值和皂洗沾色牢度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表3、表4。

由表3、表4可知，固色溫度為主要影響因素，其次是元明粉用量。以K/S值為評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化方案為A2B2C3，以皂洗沾色牢度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化方案為A3B2/3C2/3。綜合考慮確定最佳方案為A2B2C2，即固色溫度80℃，鹽用量50g/L，堿用量15g/L。

由表5、表6可知，固色溫度為主要影響因素，其次是元明粉用量。以K/S值為評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化方案為A2B2C2，以皂洗沾色牢度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化方案為A2B2C1/2/3。綜合考慮最佳方案為A2B2C2。所以確定兩支染料（3%（o.w.f））的染色優(yōu)化工藝為：染色溫度60℃，時(shí)間30min，固色溫度80℃，時(shí)間30min，Na2SO4用量50g/L，Na2CO3用量15g/L。

2.2ReactEVO？水洗工藝

2.2.1ReactEVO？水洗工藝對(duì)染色的影響（表7）

ReactEVO？在非小浴比條件下推薦的水洗工藝為3道洗滌，由表7可知，兩支染料3道水洗工藝時(shí)K/S值高，但皂洗沾色只有2～3和3級(jí)，可能由于小浴比洗滌水量少去除

浮色不夠充分，導(dǎo)致表面染料過(guò)多，牢度下降。因此在原有工藝中增加1道或兩道清水洗。增加水洗道數(shù)使K/S值略有降低，但仍高于常規(guī)水洗工藝；色牢度提高，與常規(guī)水洗工藝的相當(dāng)。綜合考慮K/S值、色牢度和加工成本等方面，認(rèn)為ReactEVO？采用4道水洗工藝較為合理。

2.2.2ReactEVO？水洗工藝能耗計(jì)算與比較

以加工1t織物為例，在1∶6浴比，相同條件下染色，比較常規(guī)水洗工藝和EVO水洗工藝的耗水、耗能和耗時(shí)，結(jié)果見(jiàn)表8。

表8中所列時(shí)間為保溫時(shí)間加升溫時(shí)間，按2℃/min升溫速度計(jì)算30℃以上升溫耗時(shí)，工業(yè)加工中每次進(jìn)水和排水按10min計(jì)算（合計(jì)中加入）。常規(guī)水洗工藝需要6道水洗，耗時(shí)259min，設(shè)備運(yùn)行功率為20kW，則需要耗電172.67kW，同樣方法計(jì)算ReactEVO？水洗工藝耗電85kW，與常規(guī)工藝相比ReactEVO？工藝節(jié)電50.8%，節(jié)約蒸汽67.7%，節(jié)約水量33.3%，節(jié)約時(shí)間50.8%，減少污水排放33.3%?？梢?jiàn)，ReactEVO？水洗工藝在節(jié)能減排及提高生產(chǎn)效率方面效果顯著。

3結(jié)論

在1∶6小浴比染色時(shí)，影響活性翠藍(lán)染色的因素主要有染色溫度、固色溫度、元明粉用量和純堿用量；活性翠藍(lán)染色優(yōu)化工藝為：染色溫度60℃，時(shí)間30min，固色溫度80℃，時(shí)間30min，Na2SO4用量50g/L，Na2CO3用量15g/L。

ReactEVO？水洗工藝應(yīng)用于活性翠藍(lán)小浴比染色需要增加一道水洗流程，染色織物K/S值高于常規(guī)水洗工藝，色牢度與常規(guī)工藝的相當(dāng)，滿(mǎn)足服用要求。與常規(guī)水洗工藝相比，ReactEVO？水洗工藝節(jié)電50.8%，節(jié)約蒸汽67.7%，節(jié)約水量33.3%，節(jié)約時(shí)間50.8%，減少污水排放33.3%，節(jié)能減排效果顯著。

作者簡(jiǎn)介：吳志和，男，1962年生，助理工程師，主要從事生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)管理研究。

通訊作者：陳英，女，1964年生，教授，yingchen0209@163.com。作者單位：吳志和、張惠芳、丁林喜，新疆芳婷針紡織有限責(zé)任公司；陳英，生態(tài)紡織品教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；陳英、俞樂(lè)晶、劉應(yīng)東，東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院。