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棉織物染色後産生"風印"原因及有效解決辦法!

活性染料染色後在棉織物上産生風印的現象,長期以來一直困惑著國內外廣大印染工作者。

本文介紹了使用某些乙烯砜型活性染料,對棉織物染色後可能産生風印現象的原因,也針對該原因介紹了解決該風印問題的有效方法,就是應用上海東華大學和江蘇吳江桃源染料化工有限公司合作開發的高濃度液體固色劑HG,取代傳統的純堿對活性染料進行固色,在獲得同樣固色率的前提下,廠家生産出來的染色棉織物,至今尚未出現風印現象。

采用高濃度液體固色劑HG代替純堿進行固色,其用量僅爲純堿用量的l/7~1/8,又由于易于被清洗掉,還可以省去2道水洗和l道酸洗,從而節約了清洗用水和清洗能耗,減少了清洗排水,達到了節能減排的目標。

1. 概況

風印問題一般是指印染廠家染色加工後的紡織品,在烘燥、存放過程中所産生的一種部分變色或出現疵點的現象。

紡織品産生風印的原因,主要與染料本身和染色工藝或所添加的助劑有關,通常絕大多數的直接染料、部分偶氮型(包括雜環偶氮型)活性染料、少數還原染料以及納夫妥染料,由于染料本身對日曬和氧化的牢度較差,可能會産生風印。

某些乙烯砜型活性染料(如活性翠藍KN-G、活性豔橙G等),由于對堿的敏感性較強,若染色、固色後布面上堿劑未除幹淨,也可能會産生風印。

本文主要研究和解決活性染料對棉布染色加工過程中所産生的風印問題。

大家知道,活性染料是依靠染料上的反應性基團,與棉纖維上的羟基發生反應生成共價鍵,這是很堅牢的染料與纖維之間的結合方式。

該反應一般要在堿性條件下進行,目前學術界認爲,活性染料與棉纖維反應較合適的pH值範圍爲ll左右,通常用的堿劑一般爲純堿,目前也有用代堿粉作爲堿劑的。

活性染料在堿性條件下固色時,一方面染料上的反應性基團與棉纖維上的羟基發生反應生成共價鍵;另一方面,未與棉纖維發生反應的染料也會發生水解斷鍵--反應性基團與染料母體分開,産生浮色;同時,已經與棉纖維發生反應生成共價鍵的染料,也可能會發生水解斷鍵--染料母體與棉纖維分開,産生浮色。這些浮色即斷鍵染料,已經失去與棉纖維再結合的能力,只能在水洗皂洗過程中被去除。

長期以來,活性染料對棉布染色加工過程中所産生的風印問題,在很多印染廠家幾乎都可能發生,一直被印染行業認爲是來無蹤去無影的事情,也是一直困擾棉印染廠家産品質量方面的一個很頭疼的事情。

究其原因,一般認爲是活性染料的斷鍵所造成的失色,其中日曬光照、還原劑、堿劑等都可能是造成活性染料斷鍵失色的因素。

光照失色一般只對那些耐曬牢度較差的活性染料起作用,活性染料的耐曬色牢度主要取決于活性染料的母體結構,即發色共轭體系。

按照染料母體的化學結構,活性染料可以分爲偶氮型(包括雜環偶氮型)活性染料、葸醌型活性染料、金屬絡合型活性染料、酞菁型活性染料等,其中70%以上屬偶氮型活性染料。

偶氮型活性染料日曬色牢度一般都較差,其原因主要是在活性染料母體結構上的偶氮鍵容易在光照或其它條件影響下斷鍵,常見的主要是活性紅系列,如活性紅3BS等,而蒽醌型活性染料、金屬絡合型活性染料、酞菁型活性染料耐日曬牢度一般較好。

還原劑在空氣中存在的濃度一般都很低,尤其是在室溫條件下,很低濃度的還原劑對活性染料母體結構上偶氮鍵斷鍵的影響可能性相對很小。

堿劑對活性染料的斷鍵卻是很有可能的,也是常有的。這主要是由于染色過程中各種因素如操作因素、設備因素、工藝因素等所造成。

例如堿劑溶解不完全,設備中還殘存一些未溶解的堿劑;固色完成後,色布上的堿劑清洗不及時、不到位、中和不徹底等。這些殘留在色布上的堿劑,很有可能將已經與棉纖維發生反應生成共價鍵的染料發生水解斷鍵。

經過實踐和調研獲悉,在棉布染色加工過程中産生風印問題的活性染料中,常見的主要有活性翠藍KN-G、活性豔橙G等(包括它們的拼色),它們都是一些乙烯砜型活性染料。

一般講:乙烯砜型活性染料對堿的敏感性要大于均三嗪型活性染料。若固色後色布上的堿劑未去除幹淨,在pH值大于9時就容易産生風印問題。

我們認爲:在固色完成後,乙烯砜型活性染料,其已經與棉纖維發生反應生成共價鍵的染料仍然對堿敏感,在堿性條件下仍然有可能要發生水解斷鍵現象,這是造成乙烯砜型活性染料在棉布染色加工過程中産生風印的根本原因。

 

2. 乙烯砜型活性染料

在棉布染色加工過程幾種可能性

在活性染料染色加工過程中,一般都要加堿劑進行固色,所用的堿劑一般爲純堿,也有用代堿粉,使用這些堿劑需要充分溶解。在固色完成後,這些堿劑會使色布上帶有較強的堿性,而那些未溶解的固體堿劑可能會使色布上帶有更強的堿性,這就需要印染廠家在固色完成後及時地用大量水進行充分清洗,甚至還要加入稀醋酸溶液中和才能去除這些多余堿劑。

然而,印染廠家在實際生産操作過程中,由于各種實際情況無法及時將色布上的多余堿劑去除幹淨,從而造成了染色棉布可能會産生風印問題。印染廠家使用乙烯砜型活性染料在棉布染色加工過程中産生風印的可能性,主要有如下幾種情況:

(1)

目前印染廠家用活性染料對棉布固色完成後,色布往往因爲平洗設備安排不過來而需要等待清洗,等待時間短則幾小時,長則十幾小時,在這堆置等待期間,色布因堿劑清洗不及時而帶有較強的堿性。尤其是暴露在外面的色布部分,往往因布上水份蒸發而導致色布上堿性變得更強,並且還是不均勻分布,這時候,乙烯砜型活性染料就容易發生斷鍵現象,包括已經與棉纖維發生反應生成共價鍵的染料也可能會發生部分斷鍵現象,從而産生風印問題。

(2)

在活性染料對棉布固色完成後,如果色布上浮色過多,堿劑濃度過濃,甚至還殘留未溶解的固體堿劑,再加上在使用低平洗效率的平洗設備,色布也可能因堿劑清洗不到位,中和不徹底而繼續帶有較強的堿性,並且還是不均勻分布,這時候,乙烯砜型活性染料就容易發生斷鍵現象,包括已經與棉纖維發生反應生成共價鍵的染料也可能會發生部分斷鍵現象,從而産生風印問題。

(3)

對棉布上的活性染料固色、清洗完成後,未能及時烘幹或烘幹後冷卻不均勻(如烘幹後堆在風道中吹冷風)也可能産生風印問題。

 

3. 産生風印的解決方法以及高濃度液體固色劑HG産品的開發應用

江蘇某印染有限公司在給浙江艾萊依集團加工染色棉布(床罩、床單等紡織品)過程中,在使用一些翠藍、深灰等活性染料品種時經常會出現莫名其妙的風印現象。

具體表現在染色棉布上出現沒規律的、不規則的淺色色塊或淺色印條,從而造成染色棉布産品的質量問題,也造成這兩家公司在染色棉布産品質量不穩定問題上時常産生矛盾。

爲此,浙江艾萊依集團專門委托東華大學立項研究這一難題,後經過東華大學與江蘇吳江桃源染料化工有限公司的通力協作,從染料性能的改進和相關助劑的選擇方面進行了大量的試驗工作,基本上解決了江蘇無錫通順印染有限公司棉布染色所出現的風印問題,最終取得了三方都滿意的結果。

針對上述印染廠家在實際生産操作過程中,由于各種實際情況無法及時將色布上的多余堿劑去除幹淨而造成的染色棉布産生風印問題的實際情況,我們的解決方法是:從乙烯砜型活性染料的斷鍵機理分析出發,抓住防止與減少乙烯砜型活性染料斷鍵的關鍵因素,開發易洗性好的高濃度液體固色劑,以取代傳統的純堿(包括代堿粉,都是粉狀),用于活性染料的固色。

3.1 高濃度液體固色劑HG産品的特點

高濃度液體固色劑HG産品具有如下一些特點:

(1)

化料容易,使用方便。因爲該産品只要用少量的冷水攪拌均勻便可以加入染浴,所以化料方便,使用也方便,可以減輕操作人員的勞動強度,更可以適合需要自動給液輸送和泵輸送的染色工藝。同時,不存在像純堿包括代堿粉那樣的因溶解不完全,較多結塊沉于管路及缸底,造成管路堵塞,結塊堿劑被帶上布面等問題,因此可以大大降低棉布染色加工過程中所産生的風印問題。

(2)

用量省,得色率同樣高,低于使用純堿的成本,客戶容易接受,縮短加堿時間。使用該産品在活性染料染色過程中,可以代替傳統純堿工藝中的純堿來固色,而其用量僅需純堿用量的1/8~1/7,也能保證同樣高的得色率,這樣既降低了染色成本(低于使用純堿的成本),客戶容易接受;又可以縮短染色過程中的加堿劑時間,一般不論染深色或淺色均可以在20~30分鍾內將堿加完,還可以減少堿劑的庫存量。另外,即使在操作過程中不慎加入過量的該産品,對棉纖維的得色率也不會造成太大的影響。

(3)

堿釋放速率適中,對堿緩沖能力強,染色勻染效果更好,可以大幅度降低染色疵病率,提高染色産品質量。該産品堿釋放速率適中,對堿緩沖能力強,在活性染料加堿固色過程中,染浴的pH值一直保持穩定,具有優于純堿的緩染性能,染料上染棉纖維較緩慢,棉織物染色的勻染效果更好,特別適合于對染浴的pH值相對敏感的顔色如翠藍、草綠、豆沙等容易染花的染料染色,可以大幅度降低在染色過程中因加堿過快而造成的色花等許多染色疵病,從而有效地提高染色成品質量,降低回修率,節省生産成本。

(4)

容易清洗,可以減少水洗道數,清洗後色布上帶堿的可能性大幅下降。由于高濃度液體固色劑HG是液體有機堿,用量又很少,故染色、固色後容易洗除殘留堿劑,使用高濃度液體固色劑HG固色後不僅可以減少水洗道數,而且還能省去使棉纖維達到中性的“酸洗”工序,既縮短了水洗工藝時間,又降低了水洗成本。染色、固色後可以節省約40%的水洗水量及30%的中和用酸。使用高濃度液體固色劑HG固色,就沒有純堿包括代堿粉之堿斑或結塊沉于缸底及管路造成再次汙染之顧慮,尤其在深色染色中,同等工藝條件下就沒有純堿包括代堿粉因洗滌不盡殘留而造成的白斑,同時用高濃度液體固色劑HG固色後的棉紡織品手感較用純堿包括代堿粉固色後的棉紡織品豐滿、柔和。

(5)

對染料及其設備適應性廣。高濃度液體固色劑HG適用于各種固色溫度的活性染料,如Levafix、Cibacron、Remazol、Huntsman、Sumifix、Procion等。對各種結構的活性染料都具有較高的給色量和較好的染色重現性(色差較小),可以提高染色對色率、減少缸差。

該産品適用于除連續式設備以外的任何間歇式設備,如溢流染色機、卷染機、筒子紗染色機,尤其在小浴比染色和氣霧染色機上顯示其獨特的優越性。在筒子紗染色生産上能有效地解決筒子紗內外層色差。

(6)

節水、節能、減排、環保。使用該産品,可以節約大量用水和蒸汽,用水量僅是純堿工藝的1/2;用蒸汽量僅是純堿工藝的l/3;同時,由于該産品用量僅爲純堿用量的l/8~1/7,可以大大降低染色廢水中堿劑的排放量,尤其是可以減少大量汙泥的産生,節約汙水處理費用,減輕對環境的汙染,也爲工廠擴大規模創造了有利條件,該汙水處理費用僅是純堿工藝的1/8~1/10。另外,由于該産品化料容易、方便,沒有像純堿工藝那樣在化料過程中有粉塵汙染産生,可以改善生産環境,實現環保化清潔生産。

(7)

綜合降低生産成本,提高生産效率。由于可以省去了近六倍的純堿、提高了染色成品質量,降低了回修率,減少了水洗次數,省去了酸洗,節約了大量用水和蒸汽,而且染色廢水中的COD值低,極大的降低了染色廢水的處理負荷,減輕對環境的汙染,這樣就綜合降低了生産成本。

又由于縮短了加堿劑的時間,縮短了水洗工藝時間,使得整個工藝流程因此而縮短,可以節省時間60~90分種,從而大大提高了生産效率。

 

3.2 高濃度液體固色劑HG産品的使用方法

高濃度液體固色劑HG的使用方法如下:

(1)

高濃度液體固色劑HG産品的用量

該産品總用量以純堿用量的l/8~1/7來取代純堿使用。

(2)

高濃度液體固色劑HG産品的化料方式

該産品化料時必須將該産品與水以1:8稀釋後方能使用。

(3)

高濃度液體固色劑HG産品的加料方式

達到活性染料的固色溫度,在20~30分鍾內,按先慢後快加料節奏,將稀釋後的該産品溶液分多次加入染浴,加完後運轉10~15分鍾,一般保溫時間超過30分鍾左右可以取樣。

(4)

高濃度液體固色劑HG産品固色溫度和固色時間

加料後,使用該産品的固色溫度和固色時間與原來使用純堿的固色溫度和固色時間基本一樣。

3.3 高濃度液體固色劑HG産品的染色工藝

(1)

高濃度液體固色劑HG産品的染色工藝配方

染色工藝配方如下:

活性染料:2%~4%;

元明粉:30~40g/L;

高濃度液體固色劑HG:2~4g/L

(假定傳統處方中,純堿用量爲16~32g/L);

浴比:l:10。

(2)

高濃度液體固色劑HG産品染色工藝流程(略)

3.4高濃度液體固色劑HG産品的大樣應用

試驗廠家爲江蘇無錫通順印染有限公司,以下是使用純堿和使用高濃度液體固色劑HG固色的具體對比工藝:

3.4.1 卷染工藝配方

棉布,門幅2.667米,共2388米長,125克/平方米,重約800公斤;

活性翠藍KN-G(吳江桃源染化) 8公斤(8克/升);

元明粉:40公斤(40克/升);

純堿:21公斤(21克/升);

高濃度液體固色劑HG:3公斤(3 克/升)

水:l000公斤;

浴比:1:1:2(卷染)。

3.4.2 卷染工藝流程

(1)

使用純堿固色工藝流程

40℃染色4道→加元明粉→40℃續染4道→升溫60℃→加純堿→60℃續染4道→熱水洗2道→冷水洗2道→酸洗l道→幹燥

(2)

使用高濃度液體固色劑HG固色工藝流程

40℃染色4道→加元明粉→40℃續染4道→升溫60℃→加高濃度液體固色劑HG→60℃續染4道→熱水洗1道→冷水洗1道→幹燥

從上述兩種固色工藝中已經可以看到高濃度液體固色劑HG産品的各項優點了。

我們在無錫通順印染有限公司做對比試驗時,分別采用純堿與高濃度液體固色劑HG固色,染色設備爲卷染機;染色後相同工藝初步水洗後的浴中的pH值:純堿爲9.6,而高濃度液體固色劑HG爲8.3,這也證實了高濃度液體固色劑HG的易洗性強于純堿。經過初步水洗後,高濃度液體固色劑HG已經被大部分洗去,浴中的pH值下降很快,已經降到乙烯砜型活性染料基本不能斷鍵的pH值範圍內,因此大大降低了棉布染色加工過程中所産生的風印問題。

4. 結論

(1)通過采用高濃度液體固色劑HG代替純堿進行傳統工藝的染色,完全可以解決長期以來活性染料的風印問題。

(2)采用高濃度液體固色劑HG,使用方便,價格適中,節省大量純堿,節省了工時,減少洗滌道數,從而減少了染色用水的排放,實現了節能減排的目標。

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