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  • 无盐染色加工技术研究与实践应用

    发布时间:2019-11-06 点击:

    定型机专业生产厂家无锡前洲兴华机械2019年11月6日讯  在纺织印染加工的各个阶段,尤其是染色阶段需要消耗大量的水和热能,并排放大量的有色含盐废水。在资源日益短缺及环保的压力下,节能和环保新技术的研究已成为现代化纺织印染业的必然选择。


    活性染料具有颜色鲜艳、匀染性好、染色简便、色牢度高和色谱齐全的特点,应用范围广。在活性染料的连续轧染生产过程中,需要加入大量的盐(如Na2SO4、NaCl)在染料和纤维素纤维间起到促染作用,但染料固色率较低,只能达到70% ~ 80%。高盐耗量和较低的固色率造成染色废水含有大量的盐和染料,增加了污水处理成本,而且大量的盐排放会造成土地盐碱化。对此,本文就无盐染色技术在机织面料加工过程中的基础工艺进行了研究探讨。



    1 实验部分


    1.1 主要实验材料与仪器


    材料:无盐专用活性染料活性橙O、活性黑H、活性红R、活性红R-S、活性蓝B、活性亮蓝Q-B;纯棉丝光织物;中速滤纸。


    仪器:马西斯CH-8156 连续染色小样轧车;日本PCS-400-SG小样汽蒸机;DATACOLOR SF600型电脑测配色仪。


    1.2 染色工艺及固色率测试


    取尺寸为50 cm×25 cm的纯棉丝光织物,采用一浸一轧工艺,分别进行有盐和无盐两种情况下的染色以及固色,然后测定残液中的染料浓度,以计算染料在织物上的固色率。


    染色配方如下:

    专用活性染料/(g·L-1) 0.5 ~ 70.0

    短蒸碱/(g·L-1) 20 ~ 50

    烧碱/(g·L-1) 0.7 ~ 2.5


    表1 不同染料浓度对应的碱剂浓度 g/L

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    其中,染料浓度与碱剂浓度的配比如表1所示。


    1.3 色牢度测试


    采用无盐专用活性染料,分别用不同浓度配方进行大车染色,染色后的样品分别根据AATCC 61-2013《耐水洗色牢度》2A方法、AATCC 8-2013《耐摩擦色牢度》和ASTM D4966-12《纺织品耐磨性的标准试验方法(马丁代尔摩擦试验仪法)》进行检测,并同常规活性染料染色试样的各项色牢度进行比较。



    2 实验研究内容


    活性染料无盐染色需要将染料和助剂分别配置好后,再以 4∶1 的比例进入料槽,经过一浸一轧的方式使面料带有一定量的染液。带有染液的织物先经过2.5 ~ 3 min的通风反应后,再经过100 ℃饱和蒸汽汽蒸40 ~ 120 s,最后经过水洗、皂洗、pH值调节完成染色。分别就轧余率、通风反应时间、汽蒸反应时间 3 个因素对织物颜色和色牢度的影响进行研究,优化工艺参数。


    2.1 轧余率的研究


    由于面料浸轧染液后需经过一段时间的通风渗透反应,高带液量在通风反应时易出现染液滴下从而造成布面色点沾污,低带液量织物的染色深度较难提升,需要对不同带液量(轧余率)进行实验研究以减少布面料点沾污,提升染色深度。


    选用以下 3 个不同染料处方进行染色实验。


    处方 1:活性橙O 4 g/L、活性蓝B 28 g/L、活性红R 6.6 g/L。

    处方 2:活性黑H 50 g/L、活性蓝B 2 g/L、活性红R 1.5 g/L。

    处方 3:活性橙O 0.12 g/L、活性亮蓝Q-B 6.3 g/L、活性红R-S 0.78 g/L。


    固色碱剂用量为28 g/L,烧碱用量为1.0 g/L,分别采用40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%和75%的轧余率进行浸轧固色,然后测试不同轧余率下的织物K/S值,并评价布面质量。


    2.2 通风反应时间的研究


    浸轧染色后需要一定时间的通风渗透反应,使料液充分进入到纤维内部,提升面料的透染性能。同时,因为浸轧到布面上的染料与碱性助剂会随着时间的延长发生水解,所以控制通风反应时间尤为重要。对不同通风反应时间进行实验研究,以颜色深度和透染性能效果评价确定最佳通风反应时间。


    选用以下 2 个不同染料处方进行染色实验。


    处方 1:活性橙O 4.0 g/L、活性蓝B 21.5 g/L、活性红R 8.6 g/L。

    处方 2:活性橙O 0.74 g/L、活性亮蓝Q-B 13.4 g/L、活性红R-S 1.12 g/L。


    两个染料处方的通风反应时间分别控制在60、120、150、180、210、240、300 s,然后测试在不同通风反应时间下两处方的染色深度和织物的磨损变色性能。


    2.3 汽蒸反应时间的研究


    活性染料汽蒸固色是否充分直接影响染料的固色率和色牢度,无盐染色染液中含有染料、专用碱剂和少量提供碱性条件的烧碱,因染液中不含有促染作用的大量盐,需对固色工艺进行研究。


    采用 3 个不同染料处方进行浸轧固色实验,轧余率均采用60%、通风时间均为180 s。


    处方 1:活性橙O 4 g/L、活性蓝B 28 g/L、活性红R 6.6 g/L。

    处方 2:活性黑H 50 g/L、活性蓝B 2 g/L、活性红R 1.5 g/L。

    处方 3:活性橙O 0.74 g/L、活性亮蓝Q-B 13.4 g/L、活性红R-S 1.12 g/L。


    根据无盐染色的特点,分别在不同固色时间(30、60、90、120、150 s)下进行汽蒸固色反应,对反应后的面料分别进行固色率、皂洗牢度和摩擦牢度的评价,以确定最佳固色反应时间。



    3 结果与分析


    3.1 轧余率的确定(图1、表2)


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    图1 不同轧余率下织物的得色量


    从图1可看出,随着轧余率的提升,织物上所带的染液量逐渐增加,织物的得色量逐渐提升,当轧余率达到70%后得色量逐渐趋于平衡。但是,表2中的布面情况显示,轧余率高于65%时在通风反应过程中易造成导辊染液的聚集而形成料点,织物固色后布面出现深色料点,严重影响面料的品质。因此,最终确定轧余率60%作为无盐染色的最佳工艺参数。


    表2 不同轧余率下织物的布面情况

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    3.2 通风反应时间的确定


    从图2可知,随着通风时间的不断延长,染色织物的K/S值逐渐提升,当通风时间达到180 s以上时,得色量增加不明显。说明染料在织物上渗透180 s时可以充分渗透到纤维内部,纤维对染料的吸附达到最大,然后经过高温固色染色深度达到最佳。


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    图2 不同通风时间下织物的得色量


    染液中染料浓度越大,织物在浸轧染液后染料的渗透性变差,表3中的磨损变色性能表明:通风时间不足150 s时,高浓度染料染色后磨损变色只能达到3.5级,通风时间超过180 s时,磨损变色可达到 4 级以上。故通风时间选择180 s较合适,面料的磨损变色都可达到 4 级以上。


    表3 不同通风时间织物的磨损变色性能 级

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    3.3 无盐汽蒸时间的确定


    从图3可看出,随着汽蒸时间的不断增加,面料的固色率逐渐提升,当汽蒸时间达到90 s时,不同处方染料的固色率均可达到90%以上,进一步增加汽蒸反应时间固色率提升不明显。


    从表4可看出,汽蒸时间小于90 s时,活性染料上的活性基团与纤维的反应程度低,造成皂洗沾色和摩擦色牢度不合格,只能达到 3 或3.5级。当汽蒸时间达到90 s时,皂洗色牢度可达到 4 级以上,干摩擦色牢度达 4 级以上,湿摩擦色牢度达3.5级以上。故活性染料无盐染色汽蒸时间选用90 s为佳,面料各项色牢度可达到客户的要求标准。


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    图3 不同汽蒸时间对染料固色率的影响


    表4 不同汽蒸时间对织物各项色牢度的影响 级

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    4 结论


    (1)活性染料无盐染色,染液轧余率为60%时织物染色较深,布面无料点沾污。

    (2)无盐染色浸轧染液后需通风反应180s,使纤维对染料的吸附达到近饱和状态,染料可充分渗透至纤维内部,面料的磨损变色可达到 4 级以上。

    (3)面料浸轧染料和碱剂通风反应180s后,需在饱和蒸汽下汽蒸固色90s,可使织物的皂洗色牢度达到 4级以上,干摩擦色牢度达到 4 级以上,湿摩擦色牢度达到3级。


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