低溫小浴比短流程皂洗固色工藝研究與實(shí)踐

劉光偉，嚴(yán) 涌，李金鳳，劉鳳珍，鄧東海

（廣東德美精細(xì)化工集團(tuán)股份有限公司，廣東佛山 528305）

常規(guī)傳統(tǒng)皂洗工藝一般在95 ℃左右進(jìn)行，皂洗后需要進(jìn)行多次水洗，充分洗除浮色后再進(jìn)行固色，整個(gè)工藝耗時(shí)長(zhǎng)、能耗高、水資源浪費(fèi)嚴(yán)重［1-2］。迫于環(huán)保壓力，目前許多染整企業(yè)普遍采用小浴比、短流程皂洗固色工藝。該工藝在一定程度上起到了節(jié)能降耗的作用，但皂洗不充分，導(dǎo)致浮色多、色牢度差等問(wèn)題。加大無(wú)醛固色劑用量可以改善織物的色牢度，但大量浮色會(huì)和固色劑形成色淀沉積到織物上，造成織物耐日曬色牢度變差、耐濕摩擦色牢度難提升等問(wèn)題［3］。此外，由于皂洗后水洗不充分，會(huì)有大量的皂洗劑殘留在工作液中，如果皂洗劑陰離子性太強(qiáng)，很容易和后道固色劑、軟片等發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致助劑從工作液中析出，粘附在織物上且分布不均勻，極易引起布面色斑、色漬等問(wèn)題。由于后道后整理助劑的增深作用，過(guò)定形機(jī)后布面色斑、色漬問(wèn)題會(huì)更加明顯。結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況探討了小浴比短流程皂洗工藝中不同類型皂洗劑對(duì)深色織物的皂洗效果，確定了一套適用于低溫小浴比短流程皂洗固色的工藝，并將該套方案運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)，節(jié)能減排的同時(shí)保證了織物的色牢度，減少了色斑、色漬等疵病，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

織物：32s純棉雙面半漂布，32s大紅色純棉針織布（5%活性大紅HE-3B 和4%活性橙HE-R 染色），32s翠藍(lán)色純棉針織布（8%活性翠藍(lán)KN-G 染色）。

試劑：冰醋酸、純堿、元明粉（分析純，西隴化工股份有限公司），皂洗劑A（陰/非離子型）、皂洗劑B（陽(yáng)離子型）（市售），防沾色皂洗劑DM-1522、防沾色皂洗劑DM-1572、非離子皂洗劑DM-1578、低溫皂洗粉DM-1543、無(wú)醛固色劑DM-2514H、親水白軟油（德美精細(xì)化工集團(tuán)股份有限公司）。

1.2 儀器

Rapid 染色小樣機(jī)（瑞比精密機(jī)械有限公司），實(shí)驗(yàn)室pH 計(jì)（瑞士Mettler-Toledo 公司），Ultra Scan VIS分光測(cè)色儀，101A-3型電熱鼓風(fēng)干燥機(jī)。

1.3 染色工藝

活性染料用量X，元明粉90 g/L，純堿20 g/L，浴比1∶10，40 ℃入染，以2 ℃/min 升溫至設(shè)定溫度，保溫60 min，水洗烘干。

1.4 皂洗工藝

常規(guī)高溫皂洗工藝：皂洗劑用量0.5～1.0 g/L，浴比1∶10，95 ℃，20 min，水洗脫水，烘干。

低溫小浴比短流程皂洗工藝：皂洗劑用量0.5～1.0 g/L，浴比1∶5，60～80 ℃，20 min，水洗脫水，烘干。

1.5 固色工藝

DM-2514H 0.5～1.0 g/L，浴比1∶5，升溫至40 ℃，保溫20 min，取出布樣，脫水，烘干。

1.6 測(cè)試

水泡牢度：浴比1∶50，汰漬無(wú)磷洗衣粉5.0 g/L，70 ℃攪拌1 min，對(duì)比水中落色。

耐皂洗色牢度：參照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取愤M(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 電解質(zhì)對(duì)皂洗效果的影響

活性染料染色需要加入大量的元明粉作為促染劑才能保證染料有效上染。小浴比短流程工藝一般排液后進(jìn)行兩道水洗，第三道酸中和，之后排液進(jìn)水高溫皂洗。由于浴比?。ㄍǔ?∶5 或1∶6）、織物帶液率高（通常為250%），每次排液只能將1/2 左右的殘液排出缸外，皂洗時(shí)會(huì)有大量的元明粉等電解質(zhì)殘留在皂洗劑工作液中。電解質(zhì)是影響皂洗效果的重要因素［4］，因此采用常規(guī)高溫皂洗工藝，向不同類型皂洗劑工作液中加入元明粉電解質(zhì)，皂洗后測(cè)試織物的耐皂洗色牢度，研究電解質(zhì)對(duì)不同類型皂洗劑皂洗效果的影響，結(jié)果如表1所示。

表1 電解質(zhì)對(duì)不同皂洗劑皂洗效果的影響

由表1 可知，工作液中元明粉（即電解質(zhì)）用量越高，皂洗劑皂洗效果越差。其中皂洗劑B 的皂洗效果受元明粉影響相對(duì)較小，其他皂洗劑的皂洗效果受元明粉影響較大，但DM-1543 由于本身皂洗效果好，即使在元明粉用量為10 g/L 時(shí)仍能達(dá)到較好的皂洗效果，此時(shí)皂洗效果好于皂洗劑B。

2.2 皂洗劑與固色劑的相容穩(wěn)定性

短流程工藝皂洗排液后一般用一道熱水和一道冷水進(jìn)行水洗，再進(jìn)行下一步固色、過(guò)軟。由于浴比小、水洗次數(shù)少，會(huì)有大量皂洗劑殘留于固色劑工作液中。如果皂洗劑與后道陽(yáng)離子固色劑相容性不好，則很容易和固色劑反應(yīng)，使固色劑在布面分布不均勻，引起色斑、色漬等問(wèn)題，定形機(jī)浸軋硅油時(shí)，色漬、色斑等問(wèn)題會(huì)更加明顯。只有皂洗劑與固色劑相容穩(wěn)定性較好時(shí)，才能減少小浴比短流程工藝中織物疵病產(chǎn)生的概率，保證整個(gè)生產(chǎn)順利進(jìn)行，提高生產(chǎn)效率。因此研究了不同類型皂洗劑與固色劑的相容穩(wěn)定性，結(jié)果如表2所示。

表2 皂洗劑與固色劑的相容穩(wěn)定性

由表2 可知，不同離子型的皂洗劑與陽(yáng)離子固色劑的相容穩(wěn)定性有差異。陰離子型皂洗劑與固色劑相容穩(wěn)定性差，原液直接接觸會(huì)生成白色黏稠物。陰/非離子型皂洗劑與固色劑相容穩(wěn)定性稍好，但仍會(huì)出現(xiàn)分層等不穩(wěn)定現(xiàn)象。陽(yáng)離子型或非離子型皂洗劑與固色劑的相容穩(wěn)定性最好，原液接觸基本穩(wěn)定。推測(cè)陽(yáng)離子型皂洗劑B、非離子型皂洗劑DM-1578、非離子型皂洗劑DM-1543 與后道固色劑相容性好，產(chǎn)生色漬、色斑等疵病的風(fēng)險(xiǎn)小，適合小浴比短流程皂洗工藝。

2.3 溫度對(duì)皂洗效果的影響

皂洗溫度是影響皂洗效果的重要因素，一般皂洗溫度越高，皂洗效果越好。使用與固色劑相容穩(wěn)定性好的皂洗劑B、DM-1578、DM-1543 分別在80、95 ℃條件下進(jìn)行皂洗，結(jié)果如表3所示。

由表3 可知，皂洗溫度越高，皂洗效果越好。在高溫95 ℃時(shí)，皂洗劑B、DM-1578 的耐皂洗色牢度可以達(dá)到3 級(jí)以上，DM-1543 的耐皂洗色牢度可達(dá)3～4 級(jí)以上；皂洗溫度降低到80 ℃時(shí)，3 只皂洗劑的皂洗效果明顯下降，但DM-1543 仍然達(dá)到3 級(jí)。因此，DM-1578 適用于高溫小浴比短流程皂洗工藝，DM-1543適用于低溫小浴比短流程皂洗工藝［5］。

2.4 低溫小浴比短流程皂洗工藝的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

根據(jù)DM-1543 的性能特點(diǎn)設(shè)計(jì)了低溫小浴比短流程皂洗工藝，工藝流程曲線如下：

皂洗時(shí)，電解質(zhì)對(duì)皂洗效果的影響很大。織物為2125#32s精棉拉架珠地布。大紅染色配方：活性橙F2R 1.4%，活性紅HF-3BX 0.72%，活性紅M-2B 3.5%（深色織物染色時(shí)一般加元明粉90 g/L，純堿20 g/L）。以浴比1∶5 的染缸來(lái)算，排液后織物一般自然帶液250%左右，排液一次，鹽堿質(zhì)量濃度減少1/2。皂洗前進(jìn)行兩道水洗，一次中和，再皂洗，可保證皂洗時(shí)工作液中鹽堿質(zhì)量濃度小于10 g/L，此時(shí)DM-1543 可發(fā)揮較好的皂洗效果。在皂洗后道設(shè)計(jì)了一道熱水洗，此時(shí)織物上殘留的DM-1543 等同于又進(jìn)行了一次低溫皂洗，充分利用了皂洗劑的皂洗作用。將設(shè)計(jì)好的工藝流程應(yīng)用于佛山某染整廠，獲得了理想的皂洗效果，水泡牢度差，色漬、色斑等問(wèn)題得到明顯改善，結(jié)果如表4所示。

表4 設(shè)計(jì)工藝流程的效果

3 結(jié)論

（1）低溫皂洗劑DM-1543 的皂洗效果好，當(dāng)工作液中電解質(zhì)質(zhì)量濃度低于10 g/L時(shí)，在低溫條件下具有很好的皂洗效果，可以節(jié)省生產(chǎn)能耗，提高生產(chǎn)效率。

（2）DM-1543 屬于非離子型皂洗劑，與后道陽(yáng)離子型助劑的相容性好，可以明顯降低織物由于助劑相容性產(chǎn)生的色漬、色斑等問(wèn)題。

（3）將DM-1543 應(yīng)用于低溫小浴比短流程皂洗固色工藝中，與DM-2514H 配合使用，可以解決大紅等深色織物水泡牢度差，色漬、色斑等問(wèn)題。實(shí)際生產(chǎn)表明，深色織物成品的水泡牢度可達(dá)4級(jí)。