低温小浴比短流程皂洗固色工艺研究与实践

2020-10-24刘光伟李金凤刘凤珍邓东海

染整技术 2020年9期

刘光伟，严涌，李金凤，刘凤珍，邓东海

（广东德美精细化工集团股份有限公司，广东佛山 528305）

常规传统皂洗工艺一般在95 ℃左右进行，皂洗后需要进行多次水洗，充分洗除浮色后再进行固色，整个工艺耗时长、能耗高、水资源浪费严重［1-2］。迫于环保压力，目前许多染整企业普遍采用小浴比、短流程皂洗固色工艺。该工艺在一定程度上起到了节能降耗的作用，但皂洗不充分，导致浮色多、色牢度差等问题。加大无醛固色剂用量可以改善织物的色牢度，但大量浮色会和固色剂形成色淀沉积到织物上，造成织物耐日晒色牢度变差、耐湿摩擦色牢度难提升等问题［3］。此外，由于皂洗后水洗不充分，会有大量的皂洗剂残留在工作液中，如果皂洗剂阴离子性太强，很容易和后道固色剂、软片等发生反应，导致助剂从工作液中析出，粘附在织物上且分布不均匀，极易引起布面色斑、色渍等问题。由于后道后整理助剂的增深作用，过定形机后布面色斑、色渍问题会更加明显。结合现实情况探讨了小浴比短流程皂洗工艺中不同类型皂洗剂对深色织物的皂洗效果，确定了一套适用于低温小浴比短流程皂洗固色的工艺，并将该套方案运用于实际生产，节能减排的同时保证了织物的色牢度，减少了色斑、色渍等疵病，提高了生产效率，节约了生产成本，产生了可观的经济效益。

1 实验

1.1 材料

织物：32s纯棉双面半漂布，32s大红色纯棉针织布（5%活性大红HE-3B 和4%活性橙HE-R 染色），32s翠蓝色纯棉针织布（8%活性翠蓝KN-G 染色）。

试剂：冰醋酸、纯碱、元明粉（分析纯，西陇化工股份有限公司），皂洗剂A（阴/非离子型）、皂洗剂B（阳离子型）（市售），防沾色皂洗剂DM-1522、防沾色皂洗剂DM-1572、非离子皂洗剂DM-1578、低温皂洗粉DM-1543、无醛固色剂DM-2514H、亲水白软油（德美精细化工集团股份有限公司）。

1.2 仪器

Rapid 染色小样机（瑞比精密机械有限公司），实验室pH 计（瑞士Mettler-Toledo 公司），Ultra Scan VIS分光测色仪，101A-3型电热鼓风干燥机。

1.3 染色工艺

活性染料用量X，元明粉90 g/L，纯碱20 g/L，浴比1∶10，40 ℃入染，以2 ℃/min 升温至设定温度，保温60 min，水洗烘干。

1.4 皂洗工艺

常规高温皂洗工艺：皂洗剂用量0.5～1.0 g/L，浴比1∶10，95 ℃，20 min，水洗脱水，烘干。

低温小浴比短流程皂洗工艺：皂洗剂用量0.5～1.0 g/L，浴比1∶5，60～80 ℃，20 min，水洗脱水，烘干。

1.5 固色工艺

DM-2514H 0.5～1.0 g/L，浴比1∶5，升温至40 ℃，保温20 min，取出布样，脱水，烘干。

1.6 测试

水泡牢度：浴比1∶50，汰渍无磷洗衣粉5.0 g/L，70 ℃搅拌1 min，对比水中落色。

耐皂洗色牢度：参照GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》进行测试。

2 结果与讨论

2.1 电解质对皂洗效果的影响

活性染料染色需要加入大量的元明粉作为促染剂才能保证染料有效上染。小浴比短流程工艺一般排液后进行两道水洗，第三道酸中和，之后排液进水高温皂洗。由于浴比小（通常为1∶5 或1∶6）、织物带液率高（通常为250%），每次排液只能将1/2 左右的残液排出缸外，皂洗时会有大量的元明粉等电解质残留在皂洗剂工作液中。电解质是影响皂洗效果的重要因素［4］，因此采用常规高温皂洗工艺，向不同类型皂洗剂工作液中加入元明粉电解质，皂洗后测试织物的耐皂洗色牢度，研究电解质对不同类型皂洗剂皂洗效果的影响，结果如表1所示。

表1 电解质对不同皂洗剂皂洗效果的影响

由表1 可知，工作液中元明粉（即电解质）用量越高，皂洗剂皂洗效果越差。其中皂洗剂B 的皂洗效果受元明粉影响相对较小，其他皂洗剂的皂洗效果受元明粉影响较大，但DM-1543 由于本身皂洗效果好，即使在元明粉用量为10 g/L 时仍能达到较好的皂洗效果，此时皂洗效果好于皂洗剂B。

2.2 皂洗剂与固色剂的相容稳定性

短流程工艺皂洗排液后一般用一道热水和一道冷水进行水洗，再进行下一步固色、过软。由于浴比小、水洗次数少，会有大量皂洗剂残留于固色剂工作液中。如果皂洗剂与后道阳离子固色剂相容性不好，则很容易和固色剂反应，使固色剂在布面分布不均匀，引起色斑、色渍等问题，定形机浸轧硅油时，色渍、色斑等问题会更加明显。只有皂洗剂与固色剂相容稳定性较好时，才能减少小浴比短流程工艺中织物疵病产生的概率，保证整个生产顺利进行，提高生产效率。因此研究了不同类型皂洗剂与固色剂的相容稳定性，结果如表2所示。

表2 皂洗剂与固色剂的相容稳定性

由表2 可知，不同离子型的皂洗剂与阳离子固色剂的相容稳定性有差异。阴离子型皂洗剂与固色剂相容稳定性差，原液直接接触会生成白色黏稠物。阴/非离子型皂洗剂与固色剂相容稳定性稍好，但仍会出现分层等不稳定现象。阳离子型或非离子型皂洗剂与固色剂的相容稳定性最好，原液接触基本稳定。推测阳离子型皂洗剂B、非离子型皂洗剂DM-1578、非离子型皂洗剂DM-1543 与后道固色剂相容性好，产生色渍、色斑等疵病的风险小，适合小浴比短流程皂洗工艺。

2.3 温度对皂洗效果的影响

皂洗温度是影响皂洗效果的重要因素，一般皂洗温度越高，皂洗效果越好。使用与固色剂相容稳定性好的皂洗剂B、DM-1578、DM-1543 分别在80、95 ℃条件下进行皂洗，结果如表3所示。

由表3 可知，皂洗温度越高，皂洗效果越好。在高温95 ℃时，皂洗剂B、DM-1578 的耐皂洗色牢度可以达到3 级以上，DM-1543 的耐皂洗色牢度可达3～4 级以上；皂洗温度降低到80 ℃时，3 只皂洗剂的皂洗效果明显下降，但DM-1543 仍然达到3 级。因此，DM-1578 适用于高温小浴比短流程皂洗工艺，DM-1543适用于低温小浴比短流程皂洗工艺［5］。

2.4 低温小浴比短流程皂洗工艺的设计及应用

根据DM-1543 的性能特点设计了低温小浴比短流程皂洗工艺，工艺流程曲线如下：

皂洗时，电解质对皂洗效果的影响很大。织物为2125#32s精棉拉架珠地布。大红染色配方：活性橙F2R 1.4%，活性红HF-3BX 0.72%，活性红M-2B 3.5%（深色织物染色时一般加元明粉90 g/L，纯碱20 g/L）。以浴比1∶5 的染缸来算，排液后织物一般自然带液250%左右，排液一次，盐碱质量浓度减少1/2。皂洗前进行两道水洗，一次中和，再皂洗，可保证皂洗时工作液中盐碱质量浓度小于10 g/L，此时DM-1543 可发挥较好的皂洗效果。在皂洗后道设计了一道热水洗，此时织物上残留的DM-1543 等同于又进行了一次低温皂洗，充分利用了皂洗剂的皂洗作用。将设计好的工艺流程应用于佛山某染整厂，获得了理想的皂洗效果，水泡牢度差，色渍、色斑等问题得到明显改善，结果如表4所示。