少水染色工艺

2022-01-14孙红玉闫英山贾荣霞周建强薛建成吕建品

染整技术 2021年12期

孙红玉，闫英山，贾荣霞，于琦，周建强，薛建成，吕建品

（1.山东省短流程印染新技术重点实验室，山东滨州 256617；2.滨州华纺工程技术研究院有限公司，山东滨州 256617；3.华纺股份有限公司国家级企业技术中心，山东滨州 256617）

水资源问题是当今世界最受关注的问题之一。随着我国经济的快速增长和水资源的大力开发，水资源保护压力越来越大。印染行业是高耗水行业，每年需消耗近亿吨的水资源，且产生的印染废水具有可生化性差、水质差别大、碱性大、色度大等问题，直接排放会对人体健康和环境造成极大危害，同时造成水资源的浪费。

在印染工业中，涤纶及其混纺织物占大部分，都需要用分散染料进行染色。分散染料需要还原清洗，在这道工序中需要加入碱和保险粉并需多次水洗。在整个印染厂废水组成中，分散染料染色废水的量较大，较难处理，对环境污染也较大。现有废水处理技术虽然有良好的处理效果，但是技术要求高、投资大、处理成本较高。

面对水资源短缺、印染行业耗水量大、污水排放量大等问题，发展少水及无水染整加工技术是必然趋势。［1］分散染料的少水染色工艺对节约水资源、保护环境有十分重要的意义。

常规的涤纶织物染色常用高温高压染色法，染色过程中需要加入大量助剂，染色后需要通过还原清洗提高色牢度。［2］分散染料在高温、有压力的湿热状态下进行染色，在100 ℃以内上染速率很慢，即使在沸腾的染浴中染色，上染速率和上染率也不高，所以必须在加压（2.02×105Pa）、染浴温度提升到120～130 ℃的条件下进行染色。温度升高，纤维分子的链段剧烈运动，产生的瞬时孔隙越多、越大，此时染料分子的扩散也增快，增大了染料向纤维内部的扩散速率，使染色速率加快，直至染料被吸尽而完成染色。［3］

1 少水染色工艺介绍

少水染色工艺为涤纶或其混纺织物用分散染料染色后，在染液中再加入一定浓度的涤纶清洗剂TF-288B 进行清洗，完成后将布样直接烘干，布样无水洗、皂洗等步骤。将清洗完成后的废液再次作为染色用水，染色布样K/S值达到现用工艺标准，物理指标符合甚至优于现用工艺。实现了水资源的循环利用，节约了水资源。同时整个过程不需要加入保险粉、碱等物质，降低了废水处理的难度。鉴于印染行业是用水大户，同时也是污水排放大户，少水染色工艺在印染行业中的地位会更加重要。

2 实验

2.1 材料和仪器

织物：T100D/144F 半消光×T100D/144F 半消光133×70；偶氮型染料：分散红玉S-5BL（浙江龙盛集团股份有限公司），分散橙AF-R、分散黑C-BN、分散深蓝ES-BR（蓬莱嘉信染料化工股份有限公司）；蒽醌型染料：分散翠蓝S-GL、分散红FB（浙江龙盛集团股份有限公司）；助剂：高温匀染剂SY-WS（济南深远科技有限公司），涤纶清洗剂TF-288B（浙江传化集团有限公司）。

仪器：ECO-24 型全能小样试色机、Datacolor SF 600x 型测色仪（厦门瑞比精密机械有限公司），分析天平［梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司］。

2.2 染色工艺

现用染色工艺：称料［分散染料2%（omf），高温匀染剂SY-WS 1%（omf）］→化料→染色（pH 5～6，全能小样试色机升温速率1.8 ℃/min，130 ℃保温40 min，再以1.8 ℃/min 降温至80 ℃）→还原清洗（纯碱2 g/L，保险粉2 g/L，85 ℃×5 min，降温至80 ℃取出）→水洗→皂洗→水洗→熨干。

少水染色工艺：称料［分散染料2%（omf），高温匀染剂SY-WS 1%（omf）］→化料→染色（pH 5～6，全能小样试色机升温速率1.8 ℃/min，130 ℃保温40 min，再以1.8 ℃/min 降温至80 ℃）→加入涤纶清洗剂TF-288B 3%（omf）清洗（pH 4～5，升温速率1.8 ℃/min，90 ℃保温25 min，后降温至80 ℃取出）→熨干→残液（作为下一次染色用水循环使用）。

3 结果与讨论

3.1 K/S值对比

常用的分散染料为偶氮型和蒽醌型，选择常用染料进行少水染色实验，测试每次循环染色布样的K/S值，验证效果。

偶氮型单染料染色：分散红玉S-5BL 2%（omf）、分散橙AF-R 2%（omf），浴比1∶20，对比现用染色工艺与少水染色工艺的K/S值，结果见表1 和图1。由表1 和图1 可以看出，偶氮型分散染料使用少水染色工艺进行染色时，与现用工艺相比，随着循环次数的增加，整体K/S值基本一致，得色量符合应用要求。

表1 分散红玉S-5BL、分散橙AF-R 现用染色工艺与少水染色工艺布面的K/S值对比

图1 分散红玉S-5BL、分散橙AF-R 现用染色工艺与少水染色工艺布面的K/S值对比

如果推广实行分散染料少水染色工艺，偶氮型分散染料将占分散染料的60%以上，是分散染料的主要组成部分，有必要对其拼色少水染色进行实验。偶氮型分散染料拼混藏青色染色：藏青色拼混分散染料［分散黑C-BN 0.6%（omf），分散红玉S-5BL 0.2%（omf），分散深蓝ES-BR 1.2%（omf）］，浴比1∶20。由表2 和图2 可以看出，偶氮型分散染料拼混藏青色进行少水染色时，多次循环染色的K/S值与现用工艺基本一致，得色量符合应用要求。

表2 偶氮型拼混藏青色循环8次布面K/S值对比

图2 偶氮型拼混藏青色循环8次布面K/S值对比

蒽醌型单染料染色：分散红FB 2%（omf）、分散翠蓝S-GL 2%（omf），浴比1∶50，对比现用染色工艺与少水染色工艺的K/S值，结果见表3 和图3。由表3 和图3 可以看出，蒽醌型分散红FB、分散翠蓝S-GL 进行少水染色时，K/S值比现用工艺略低。

表3 分散红FB、分散翠蓝S-GL 现用染色工艺与少水染色工艺布面的K/S值对比

图3 分散红FB、分散翠蓝S-GL 现用染色工艺与少水染色工艺布面K/S值对比

3.2 残液对比

由图4 可以看出，随着循环次数的增加，少水染色工艺残液的色度略有增加，但循环次数较少时，少水染色工艺的残液色度明显低于现用工艺。少水染色工艺的残液进行排放时，色度的处理难度低于现用工艺；同时，少水染色工艺中无需添加碱、保险粉等物质，也降低了废水处理的难度。

图4 现用工艺与少水染色工艺循环10次残液对比

3.3 物理指标对比

耐皂洗色牢度根据AATCC 61—2013《家庭和商业水洗色牢度》2A 程序进行测试。由表4～8 可知，偶氮型染料少水染色织物的变色等级与现用工艺基本一致，沾色等级略提升，分散红玉S-5BL 的醋纤沾色提高1.5 级左右；随着循环次数的增加，蒽醌型染料少水染色织物的变色等级提高0.5 级左右，醋纤、棉、尼龙沾色提高1.0 级左右。这说明少水染色工艺相较于现用染色工艺，物理指标有较明显的提升。