滌綸家紡面料練漂染一浴法工藝研究

顧浩 謝孔良 楊俊 何永峰 宋玉蘭 方娟娟

摘要：通過(guò)對(duì)滌綸家紡面料在不同pH值的染浴中進(jìn)行染色，測(cè)試染色織物的K/S值及色光的變化，篩選出了20多只耐堿性分散染料，并以其中 6 只染料為對(duì)象，測(cè)試了其耐強(qiáng)堿性、耐氧化性和前處理助劑共用在練漂染一浴法工藝下對(duì)染料染色性能的影響。研究表明：所測(cè)試的 6 只染料具有優(yōu)異的耐強(qiáng)堿性和耐氧化性，且與前處理中各助劑共用對(duì)染色K/S值和色光無(wú)明顯影響，有著良好的色牢度。通過(guò)練漂染一浴法工藝與滌綸織物常規(guī)染色工藝比較，驗(yàn)證了滌綸家紡面料練漂染一浴法工藝切實(shí)可行，節(jié)能效果顯著。

關(guān)鍵詞：滌綸面料；耐堿性分散染料；練漂染一浴法

中圖分類(lèi)號(hào)：TS193.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

One-bath Scouring， Bleaching and Dyeing Process of Polyester Fabric for Home Textiles

Abstract： Dozens of disperse dyes were used to dye polyester fabric under different pH value， and then more than twenty alkali-resisting disperse dyes were picked up after testing on the change of K/S value and colored light of the dyed fabric. Six disperse dyes were further selected， and then their resistance to alkali and oxidation and stability to pretreatment auxiliaries were tested through one-bath scouring， bleaching and dyeing process. Research showed that： the dyeing effects of the six dyes on polyester fabric were ideal and not significantly affected by alkali， oxidation and the existence of pretreatment auxiliaries. Compared with ordinary dyeing process of polyester fabric， the one-bath process was highly cost-effective.

Key words： polyester fabric； alkali-resisting disperse dye； scouring， bleaching and dyeing in one bath

隨著高速紡絲技術(shù)的普及，化纖廠在滌綸紡絲生產(chǎn)過(guò)程中，為了提高產(chǎn)能和確保品質(zhì)必須采用高速紡絲油劑給絲束上油，以在紡絲中起到增加平滑性，以減少絲束在生產(chǎn)過(guò)程中與絲道的摩擦，增加集束性，增強(qiáng)抗靜電性等作用，但紡絲油劑必須在滌綸面料印染加工時(shí)采用堿劑和表面活性劑進(jìn)行去除。另外滌綸面料產(chǎn)品因風(fēng)格需要往往進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲A減量前處理。為了滿足后續(xù)的酸性條件染色，傳統(tǒng)工藝是在堿性除油、減量前處理后再進(jìn)行去堿中和水洗工序。

因滌綸在聚合時(shí)產(chǎn)生含量不少于2%的低聚物，在高溫高壓染色溫度達(dá)110 ～ 130 ℃時(shí)即從纖維內(nèi)部向外析出，且極易凝聚反沾于面料表面，由于溶解度不高，很容易結(jié)晶并沉積于纖維表面和染色機(jī)器機(jī)內(nèi)壁或交換器上，時(shí)間長(zhǎng)了則會(huì)形成焦結(jié)。其在酸性染色條件下很難去除，若染后產(chǎn)生出水不清問(wèn)題，在后定形時(shí)，低聚物會(huì)在面料上形成不規(guī)則的白斑，染深顏色如黑色、藏青色等尤為明顯。染廠通常在做了幾缸染色布（特別是深色）后就需進(jìn)行堿性高溫洗缸方式來(lái)予以清除，由此產(chǎn)生能源、助劑、效率、環(huán)保等方面的浪費(fèi)和危害。另外，低聚物也往往以色點(diǎn)、色斑的狀態(tài)沾附于面料，幾乎無(wú)法去除，既使改染深色也難以遮掩住，從而形成疵品。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在高溫及pH值為10的堿性條件下，滌綸析出的低聚物大分子聚合物很容易水解為單體，而且冷卻后亦不結(jié)晶，便于去除。另外，堿性條件下還能有效地去除殘留的丙烯類(lèi)漿料、蠟質(zhì)、油劑，減少和防止織物擦傷。

因滌綸家紡坯布存放較長(zhǎng)時(shí)間或處于陰濕狀況下，織物上會(huì)產(chǎn)生霉斑，這就需要加入一些氧化劑在高溫堿性浴中除這些霉斑。

以往滌綸家紡面料在經(jīng)堿性前處理后，有時(shí)還要用酸進(jìn)行中和，為后續(xù)酸性條件下進(jìn)行染色提供保障。如果前處理后沒(méi)有進(jìn)行充分水洗，纖維中會(huì)帶有殘堿，經(jīng)酸性染色工藝后，極容易出現(xiàn)染色重現(xiàn)性差、色光不準(zhǔn)的問(wèn)題，需進(jìn)行缸內(nèi)加色補(bǔ)救，因而生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)、各項(xiàng)能源消耗大、排污嚴(yán)重、生產(chǎn)效率低下。所以在節(jié)能減排、環(huán)保呼聲很高的今天必須進(jìn)行技術(shù)變革。另外由于傳統(tǒng)酸性染色工藝生產(chǎn)成本高，部分客戶難以接受，從而在一定程度上影響到生產(chǎn)訂單的承接。

從節(jié)能減排和提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率的角度考慮，滌綸家紡面料分散染料堿性浴染色，尤其是能進(jìn)行耐氧化劑、堿性練漂染一浴法工藝，不僅可以縮短工藝流程，節(jié)能減排，還可以解決紡絲油劑、漿料及低聚物所帶來(lái)的困擾，提高產(chǎn)品質(zhì)量，必將是印染行業(yè)節(jié)能減排發(fā)展的重要方向，是滌綸家紡面料染整的重大變革。對(duì)此，浙江盛發(fā)紡織印染有限公司和東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院聯(lián)合組成攻關(guān)課題組，對(duì)滌綸家紡面料練漂染一浴法工藝進(jìn)行了深入細(xì)致的研究與開(kāi)發(fā)應(yīng)用，創(chuàng)新堿性練漂染一浴法工藝取得了理想的效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

織物：滌綸長(zhǎng)絲磨毛斜紋織物，密度340根/10 cm×220根/10 cm，克重118 g/m2。

染料：公司現(xiàn)用的分散染料以及其他染料公司供樣。

儀器：Datacolor 600測(cè)色配色儀、Datacolor AUTOLABTF-120自動(dòng)滴液機(jī)（美國(guó)Datacolo公司）、XW-HWR-30X12高溫高壓紅外線小樣染色機(jī)（宏旺染整設(shè)備廠）、R-3自

動(dòng)定形烘干機(jī)、Model R-1自動(dòng)烘箱（瑞比精密機(jī)械有限公司）等。

1.2 分散染料的篩選

對(duì)生產(chǎn)在用分散染料和市場(chǎng)上取回的部分耐堿性分散染料進(jìn)行了篩選，現(xiàn)以常規(guī) 6 只分散染料為例，進(jìn)行耐堿性、耐氧化性、耐溫性、拼混性等項(xiàng)目的測(cè)試分析。

1.2.1 分散染料的耐堿性試驗(yàn)配方

1.3 測(cè)試方法

K/S值，L*、a*、b*值：采用Datacolor 600測(cè)色配色儀進(jìn)行測(cè)定。

耐水洗牢度：按照GB/T 3921.1 — 1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐洗色牢度》測(cè)定。

耐摩擦牢度：按照GB/T 3920 — 1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦牢度》測(cè)定。

日曬牢度：按照GB/T 8426 — 1998《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐光牢度 日光》測(cè)定。

斷裂強(qiáng)力：按照GB/T 3923.1 — 1997《紡織品 織物拉伸性能第 1 部分 條樣法》測(cè)定。

撕破強(qiáng)力：按照GB/T 3917.3 — 1997《紡織品 織物撕破性能第 3 部分 梯形撕破強(qiáng)力》測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 染色效果測(cè)試

2.1.1 pH值對(duì)分散染料染色效果的影響

以相同單色濃度的單一品種分散染料在不同pH值的條件下染色性能進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖 1。

從圖 1 可看出，所選的 6 只分散染料在不同的pH值（5 ～ 12）條件下染色K/S值未發(fā)生明顯變化，說(shuō)明 6 只分散染料對(duì)染浴的酸堿性沒(méi)有明顯的依賴。

2.1.2 NaOH濃度對(duì)分散染料染色效果的影響（圖 2）

由圖 2 可以發(fā)現(xiàn) 6 只分散染料在不同NaOH濃度的條件下，染色織物的K/S值未有明顯差異，說(shuō)明這 6 只分散染料對(duì)染色環(huán)境的堿性沒(méi)有明顯的要求，同時(shí)還具有耐強(qiáng)堿性能。

2.1.3 雙氧水濃度對(duì)分散染料染色效果的影響（圖 3）

從圖 3 可以看出，6 只分散染料染色織物的K/S值未有明顯差異，說(shuō)明 6 只染料均具有良好的耐氧化性。

2.1.4 助劑對(duì)分散染料染色效果的影響（表 1、圖 4）

結(jié)合表 1、圖 4 可知，6 只分散染料在加入不同助劑進(jìn)行堿氧前處理染色一浴法工藝后，染色織物的K/S值未有明顯變化。

2.1.5 分散染料堿性練漂染一浴法在不同溫度及時(shí)間條件下的染色效果（圖 5）

由圖 5 可知，SE-3RLN橙與H-FRL紫在100 ～ 120 ℃，K/S值上升速率較大，在120 ～ 130 ℃，K/S值上升速率逐漸減小，130 ℃染色10 min后達(dá)到染色平衡；GS大紅在100 ～ 120 ℃，K/S值上升速率較大，在130 ℃染色20 min后染色歸于平衡；SA-GL嫩黃與SA-6B深紅在110 ～ 130 ℃，K/S值上升速率較大，而后上染速率逐漸減小，130 ℃染色20 min后達(dá)到染色平衡；SA-GBL藍(lán)在100 ～ 130 ℃，K/S值上升速率較大，130 ℃染色30 min后達(dá)到染色平衡。與H-FRL紫、SA-GL嫩黃和SA-GBL藍(lán)相比，SE-3RLN橙、GS大紅和SA-6B紅的K/S值變化速率較大。因此，在拼混染色中，如需用到SE-3RLN橙、GS大紅和SA-6B紅等 3 只染料時(shí)，應(yīng)考慮使用勻染劑或在100 ℃后控制好升溫速率。

3 堿性練漂染一浴法工藝與常規(guī)工藝染色效果的比較

3.1 染色K/S值及色光的比較

針對(duì)所篩選出來(lái)的耐堿性分散染料，通過(guò)拼混出淺色（米色）、中色（灰色）、深色（咖啡色）的小樣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及常規(guī)染色與堿性練漂染一浴法工藝相對(duì)比，染料用量見(jiàn)表 2，染色結(jié)果見(jiàn)表 3。

由表 3 可知，分散染料拼混染色的小樣實(shí)驗(yàn)中，酸性染色與堿性練漂染一浴法染色無(wú)論是K/S值還是L*、a*、b*值都無(wú)很大差別，且大樣實(shí)驗(yàn)中，常規(guī)染色與堿性練漂染一浴法工藝相比，K/S值及L*、a*、b*值雖略有所差異，但容易調(diào)整。因此，對(duì)于篩選出的耐堿性染料用于練漂染一浴法工藝與常規(guī)染色工藝的效果相差別不大，但堿性練漂染一浴法工藝染色的面料在懸垂性、手感方面更佳。

3.2 各項(xiàng)色牢度及強(qiáng)力的比較

滌綸堿性練漂染一浴法新工藝與傳統(tǒng)前處理、染色兩浴法工藝染色后的成品染色牢度的對(duì)比結(jié)果如表 4 所示。

從表 4 可以看出，堿性練漂染一浴法染色織物與常規(guī)工藝染色織物的拉伸斷裂強(qiáng)力相比反而有所提高，撕破強(qiáng)力只是略有降低，且染色織物其它測(cè)試指標(biāo)也無(wú)明顯差別，符合客戶要求。

4 常規(guī)工藝與堿性練漂染一浴法工藝成本分析

以在缸容量500 kg的高溫高壓溢流染色機(jī)染中/深色為例。

常規(guī)工藝流程：布匹入缸→去油、退漿（加助劑，升溫至120 ℃保溫20 min，降溫排液，中和水洗15 min，70 ～ 80℃熱水洗15 min，排液）→進(jìn)水（加助劑、染料）→染色 （升溫至130 ℃保溫30 min→降溫，排壓，取樣，對(duì)樣）→皂洗（加助劑，升溫至80 ℃保溫20 min）或還原清洗（加助劑，升溫至80 ℃保溫20 min）→降溫，溢流水洗至清→出缸。

堿性練漂染一浴法新工藝流程：布匹入缸→去油、退漿、染色（加助劑，升溫至130 ℃保溫20 ～ 30 min，降溫，排壓，取樣，對(duì)樣）→溢流水洗至清→出缸。

采用堿性練漂染一浴法新工藝，染色前不需精練，節(jié)省工時(shí)90 min；染后不需皂洗或還原清洗，節(jié)省50 min升溫及保溫時(shí)間；每缸節(jié)省助劑用量 8 ～ 10 kg，合計(jì)節(jié)省助劑成本60元/缸；每缸節(jié)水28 t×4.0元/t=102元，節(jié)電100 kW·h×0.7元·kW-1·h-1 =70元，節(jié)約蒸汽0.7 t×220元/t=154元，每缸節(jié)省能源成本合計(jì)326元；節(jié)省時(shí)間合計(jì)120 ～ 150 min/缸。

以投染坯布1 600 m為例，其重約400 kg。測(cè)算出堿性練漂染一浴法工藝比常規(guī)工藝每生產(chǎn) 1 萬(wàn)m布平均可節(jié)約成本2 000元。每天生產(chǎn)20萬(wàn)m染色布則可節(jié)約 4 萬(wàn)元。若年生產(chǎn)天數(shù)以320天計(jì)，采用新工藝每年可節(jié)約各項(xiàng)成本1 280萬(wàn)元以上，設(shè)備利用率可提升 3 成以上。

5 結(jié)論

采用耐堿分散染料對(duì)滌綸家紡面料進(jìn)行堿性練漂染一浴法工藝生產(chǎn)，取得了理想的效果，該項(xiàng)目經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)具有以下優(yōu)勢(shì)。

（1）省去了以往前處理退漿氧漂工藝后的熱水洗、酸中和、水洗步驟，縮短了工藝流程，節(jié)約了水、電、汽等能源成本，可以有效縮短工藝時(shí)間，提高設(shè)備利用率。據(jù)統(tǒng)計(jì)堿性練漂染一浴法生產(chǎn)工時(shí)較傳統(tǒng)工藝減少20% ～ 40%，設(shè)備利用率提高20% ～ 40%（因不同品種而異）；新鮮水耗及污水排放較傳統(tǒng)工藝降低10% ～ 30%；電耗較傳統(tǒng)工藝降低10% ～ 30%；熱能較傳統(tǒng)工藝降低10% ～ 30%。

（2）因染浴呈堿性，故有效地消除了滌綸低聚物的產(chǎn)生和積聚，以及因前處理水洗不盡而殘留的漿料沾污，從根本上減少了色點(diǎn)、漿斑、出水不清等染色疵病的出現(xiàn)。同時(shí)生產(chǎn)中省去了雙氧水穩(wěn)定劑、滲透劑及還原清洗助劑的使用，降低了助劑耗用成本。

（3）減少了污水排放，染后廢水COD含量大大降低，節(jié)省污水處理費(fèi)用，真正做到了節(jié)能降耗、減排環(huán)保的清潔生產(chǎn)。

（4）提高了勻染效果。分散染料在堿性染色條件下初始吸附率有所降低，另外其低溫界面遷移率和解析率隨著纖維表面負(fù)電性的增強(qiáng)及部分結(jié)構(gòu)的染料電離而有所提高，這都有利于提高勻染性。另外，分散染料的分散劑在堿性條件下高溫分散性提高，且堿劑本身也具有一定的分散性，所以也有利于勻染。經(jīng)堿性練漂染一浴法加工，染色產(chǎn)品色光的穩(wěn)定性、均勻性、重現(xiàn)性好。

（5）滌綸面料堿性練漂染一浴法新工藝與傳統(tǒng)前處理、染色兩浴法工藝染色后成品的各項(xiàng)染色牢度一致，成品的失重率、強(qiáng)力、色牢度等指標(biāo)與傳統(tǒng)酸性染色工藝幾乎相當(dāng)，可滿足產(chǎn)品高質(zhì)量的要求。

（6）優(yōu)選出了能夠同時(shí)滿足pH值≥10，30%的H2O2用量≥ 4 g/L并存于一浴法中、色譜較為齊全的耐堿性分散染料，包括H-FRL紫、SA-2RL金黃、SA-GL黃、SA-RL金黃、YT嫩黃（200%）、SE-3RLN橙、GS大紅、FB紅、SE-2GF紅、熒光紅G、S-2R藍(lán)、SF-6G嫩黃、S-GL湖藍(lán)、NJ-BB艷紅、NJ-GBL艷藍(lán)、NJ-6B紅、NJ-BR黃、NR-RSL紫、NJ-NB深藍(lán)、NJ-BFL紅玉、MR-6R黃、EE3R橙、E-3BS紅、FS-G大紅等共計(jì)20多個(gè)品種，為推行滌綸家紡面料堿性練漂染一浴法新工藝提供了保障。

（7）由于堿性練漂染一浴法工藝溫度需達(dá)120 ～ 130℃且有相應(yīng)的保溫時(shí)間要求，所以大貨生產(chǎn)時(shí)，若堿的用量偏大會(huì)產(chǎn)生織物減量過(guò)重而導(dǎo)致對(duì)面料斷裂和撕破強(qiáng)力造成影響，即堿性練漂染一浴法工藝中堿劑成份及用量需控制在成品的織物強(qiáng)力能夠滿足服用要求。

通過(guò)生產(chǎn)應(yīng)用，充分證明滌綸家紡面料進(jìn)行堿性練漂染一浴法工藝生產(chǎn)是可行的，為滌綸家紡面料分散染料染色如何節(jié)能減排、降低生產(chǎn)成本提供了新的途徑。

（感謝東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院博士生導(dǎo)師謝孔良教授，何永峰、孫心如碩士等人為本研究項(xiàng)目提供分析數(shù)據(jù)及技術(shù)支撐。）

參考文獻(xiàn)

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