家纺面料活性染料湿蒸低盐染色工艺与实践

逄志强，姚国琦，武丰才

（1.山东昌邑富润纺织科技有限公司，山东潍坊 261061；2.无锡德冠生物科技有限公司，江苏无锡 214192）

活性染料因具有色谱齐全、色泽鲜艳、色牢度高、应用工艺简便、适应性强等优点[1]，成为棉纤维染料中产量和产值最大的原料，但染色过程中为提高染料上染率及固色率需使用大量无机盐，轧干轧蒸工艺中盐的使用量高达200～250 g/L。因此，开发低盐染色工艺对推动印染产业绿色、生态和清洁化生产具有很重要的现实意义。

1 家纺面料无盐染色的重要意义

目前，全球纤维素纤维用活性染料年产量达到25万t，约占世界染料总年产量的20%。另外，活性染料新品种的开发速度在各类染料中名列前茅。但活性染料最突出的问题是上染率和固色率低，染料的利用率不高[2]，在传统的染色工艺中，为了提高活性染料的上染率和固色率，需要加入大量无机盐（中性盐）促染，使印染废水产生严重的环境污染。从生态角度讲，高含盐量的废水排放直接改变了江湖的水质，破坏了生态环境；盐分的高渗透性将导致江湖周围土质盐碱化，降低了农作物的产量；造成了盐资源的浪费，增加了成本。

活性染料染色废水主要有2大来源：（1）活性染料与纤维反应的同时，还能发生水解反应，水解产物一般不能再与纤维发生反应，从而降低了染料的利用率，染色后水洗液中有较多的染料，造成水资源的污染。（2）从生态角度来讲，大量无机盐的加入，不能通过简单的物理、化学及生化方法加以处理，高含盐量的印染废水排放对水质和土壤的负面影响极大，超滤技术虽能很好地去除回用水中的无机盐，但成本太高，很多企业还无法承受。为此，近年来国内外学者大力研究如何减少盐用量，开展低盐甚至无盐染色研究。

2 国内外低盐、无盐染色的发展现状与趋势

目前，国内外低盐或无盐染色研究主要集中在低盐活性染料、纤维素阳离子改性、无盐染色助剂等方面。低盐活性染料的研究是从染料的化学结构入手，通过减少活性染料的离子基数目或者增加活性染料与纤维素纤维的反应性来实现。近年来已开发直接性高和对盐依存性低的低盐染色用活性染料，这些染料在结构上都具有高空间位阻效应，且大多有较高的直接性；在保证染料溶解性和匀染性的前提下，磺酸基的数目较少，而且很少处于染料分子的中央，有些则含有阳离子基团。日本住友公司推出的Sumifix Supra 系列染料，就是由一氯均三嗪和乙基砜硫酸酯结合在一起的异双活性基阳离子型活性染料，直接性和固色率高，用于低盐染色显示了优异的性能。亨斯迈开发的Novacron LS 染料是由2 个一氟均三嗪结构的活性染料对接而成，直接性很高，可以实现低盐染色，但这些都仅仅限于浸染染色领域。对于轧染领域，这些染料在低盐或无盐染色方面发挥不了作用。

棉纤维阳离子化是一种解决活性染料染色问题比较直接且有效的途径之一，通过化学结合或物理吸附使阳离子化合物固着在纤维上以提高染料的竭染率和固色率，在染色过程中可以减少甚至不使用无机盐。实现方法有2种：（1）通过在纤维素纤维上接枝具有反应性的胺类化合物[3]；（2）用季铵盐在碱性条件下对棉织物进行预处理。阳离子化试剂的典型代表为胺或季铵的环氧化合物，开发较早并一直沿用至今。由于很多阳离子化试剂本身对环境不利，比如，一些胺类物质对自然界的毒性很大，对眼睛、皮肤、呼吸道等有刺激作用，开发环境友好的生物质阳离子化试剂得到越来越多的关注。壳聚糖衍生物是一种多糖类高分子，其生物相容性好、无毒、无抗原性，并且年产量仅次于纤维素，近年来受到普遍关注。改性淀粉也可作为阳离子化试剂，用它处理棉织物后，染色织物的K/S值、耐日晒色牢度及折皱回复角都有所提高，但前处理整理方法工艺复杂，还需价格较高的催化剂，应用受到限制。

无盐染色助剂的开发与应用也是降低无机盐使用量的有效措施。目前研发的无盐染色助剂大部分是多种组分的复合物，其中含有高分子聚合物、交联组分，在染色过程中高分子聚合物有助于提高纤维对染料的吸附，交联组分可以与纤维素纤维反应，提高染料上染，因此染色时无需加入无机盐就能达到理想的染色效果，实现无盐染色。壳聚糖衍生物（NMAHTCC）也可作为无盐染色助剂使用，提高纤维上染率等性能，同时还可赋予织物抗菌性、防皱性、改善织物吸湿透湿性等。研究结果表明，使用1%的NMAHTCC 对棉纤维进行处理，可在无盐条件下获得高于常规活性染料有盐染色的染色效果，主要是由于壳聚糖衍生物阳离子基团与染料阴离子基团之间有离子键形成。因为种种原因，棉纤维阳离子化和无盐染色助剂产业化的道路还很漫长。

众所周知，轧干轧蒸工艺因为中间的烘干过程，染料泳移比较严重，因此是表面染色，得色量最高；但透染性差；工艺简单稳定；严重的泳移有时会影响布面的均匀效果或引起边中差、阴阳面等问题。

冷轧堆工艺因为染料水解少，固色率最高；但透染性好，因此得色量一般，且没有严重的泳移问题。

因此本实验决定开发低盐湿蒸染色工艺，将轧干轧蒸工艺中高达200～250 g/L 的盐降为10～30 g/L，实现低盐染色。

3 新型家纺面料无盐染色工艺

低盐湿蒸工艺是将染料和碱剂加在一浴，浸轧染液后进行湿蒸固色。与轧干轧蒸工艺相比，低盐湿蒸工艺简单而可靠，不需中间烘干和高浓度的盐。特别是一些毛圈织物，灯芯绒，毛绒和其他厚重织物，没有泳移问题，有很好的渗透性。该工艺适合中浅色，存在深色提升力较低、头尾差、中等的死棉覆盖性等问题。通过筛选最佳的染料组合，这些问题可被克服与改善。

3.1 低盐湿蒸工艺的头尾差测试

低盐湿蒸工艺流程：室温浸轧染液（轧余率70%）→透风（30 s）→汽蒸（饱和蒸汽蒸90 s）→第一槽70 ℃温水淋洗→第二槽90 ℃热水淋洗→第三槽90 ℃热水淋洗→第四槽2 g/L 依维洁R liq.95 ℃皂洗→第五槽90 ℃热水淋洗→淋洗→烘干。

3.1.1 浅色、特浅色组合

运用非对比色的原理选择浅色组合1（轧液配方为：Novacron Yellow NC 0.40 g/L，Novacron Brown NC 0.40 g/L，Novacron Olive NC 0.20 g/L，Albaflow FFW 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，盐20 g/L，纯碱10 g/L）和特浅色组合2（轧液配方为：Novacron Brown NC 2.00 g/L，Novacron Olive NC 1.50 g/L，Novacron Grey NC 1.50 g/L，Albaflow FFW 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，盐30 g/L，纯碱10 g/L）进行低盐湿蒸染色织物头尾差实验，即3只染料的色域面积越小，颜色的重现性、头尾差和边中色差越小。从表1 可以看出：Novacron NC 浅色、特浅色组合在低盐湿蒸染色工艺中，头尾差均很小；浅米棕色头尾差dE=0.48，浅棕色头尾差dE=0.41。

表1 浅色、特浅色组合低盐湿蒸染色工艺的头尾差

3.1.2 浅色、中色组合

选择浅色组合3（轧液配方为：Novacron Yellow NP 2.00 g/L，Novacron Red C-2BL 0.70 g/L，Novacron Blue C-R 2.30 g/L，Albaflow FFW 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，盐30 g/L，纯碱10 g/L）和中色组合4（轧液配方为：Novacron Yellow C-RG 1.60 g/L，Novacron Red C-2BL 2.40 g/L，Novacron Blue C-D 1.00 g/L，Albaflow FFW 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，盐20 g/L，纯碱10 g/L）进行低盐湿蒸染色，并测试织物头尾差，结果如表2所示。

表2 浅色、中色组合低盐湿蒸染色工艺的头尾差

从表2 可以看出：Novacron 2 个浅色、中色组合低盐湿蒸染色工艺的头尾差均较小，灰色头尾差dE=0.86；红棕色头尾差dE=0.73。

3.2 低盐湿蒸工艺与轧干轧蒸工艺对比

轧干轧蒸工艺（轧液配方为：Novacron Yellow NP 1.40 g/L，Novacron Red C-2BL 1.30 g/L，Novacron Blue C-R 2.30 g/L，Albaflow PAD 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，Thermacol PT 10.00 g/L）和低盐湿蒸工艺（轧液配方为：Novacron Yellow NP 1.40 g/L，Novacron Red C-2BL 1.30 g/L，Novacron Blue C-R 2.30 g/L，Albaflow FFW 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，盐30 g/L，纯碱10 g/L）进行颜色对比，结果如表3所示。

表3 低盐湿蒸工艺与轧干轧蒸工艺对比

从表3 可以看出：Novacron 组合在低盐湿蒸工艺和轧干轧蒸工艺中的颜色差异较小，低盐湿蒸工艺与轧干轧蒸工艺的相对深度为99%，dE=1.78。

3.3 汽蒸时间对低盐湿蒸工艺的影响

考察汽蒸时间对低盐湿蒸工艺的影响，其中轧液配方为：Novacron Brown NC 2.00 g/L，Novacron Olive NC 1.50 g/L，Novacron Grey NC 1.50 g/L，Albaflow FFW 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，盐30 g/L，纯碱10 g/L，结果如表4所示。

表4 汽蒸时间对低盐湿蒸工艺的影响

从表4 可以看出：汽蒸时间对低盐湿蒸工艺染色效果的影响较小，特别是汽蒸90～120 s 时，相对深度99%，色差为0.16，相差较小。

4 家纺面料无盐染色工艺的实践

染色织物：纯棉40s×40s，120×60，共10 000 m。

工艺流程：前处理→丝光→定型→磨毛→家纺面料无盐染色（车速40 m/min，蒸箱汽封口）→水洗→柔软定型→轧光→预缩→机械柔软→检验→包装入库。

轧液配方：Novacron Yellow NP 1.40 g/L，Novacron Deep Red C-D 0.70 g/L，Novacron Blue C-R 2.90 g/L，Albaflow FFW 1.00 g/L，Lyoprint RG 3.00 g/L，Albatex DBC 2.00 g/L，盐30 g/L，纯碱10 g/L。

大货头尾差dE 小于0.5，边中色差dE 小于0.3。实践证明低盐湿蒸染色工艺具有头尾差小，各项色牢度高；敏感色也不敏感；中浅色得色量高；汽蒸固色时间相对稳定；染色流程短，减少了特宽幅家纺面料在长流程轧干轧蒸工艺中的起皱问题。低盐湿蒸染色工艺是真正的环保短流程工艺，值得大力推广。