涤纶梭织布碱减量后免水洗染色工艺.pdf

涤纶梭织布的传统染整工艺中，织物在染色前会经过碱减量、水洗、复练等处理。为了节能降耗，有些染厂将工艺缩短，减量后水洗不充分直接进缸染色，这样一来就会引发染色过程中的诸多问题。例如水洗不充分造成缸底拖污、色渍；碱减量后残余的大量碱、低聚物、浆料及油剂返沾到布面造成色点、色花。此外，实际生产中有些染厂甚至染色后不排水，直接续缸染色，这些情况会加剧问题的出现。为了实现碱减量后免水洗染色，首先要中和布面残留的碱，其次要分散浆料及减量下来的低聚物，乳化工作液中的油剂，避免以上物质凝聚和返沾，最后要保证染色的匀染性、得色率以及最终的色牢度。针对上述要求，本实验采用助剂组合方式对涤纶梭织布进行碱减量后免水洗染色工艺研究，并与传统染色工艺进行性能对比，同时验证该产品组合在实际生产中的可行性。1实验1.1材料与仪器材料：涤纶梭织布（105D75D）、分散黄棕 S-2RFL、分散红玉 S-2GFL、分散深蓝 S-3BG、分散红F3BS、分散蓝HGL 200%（浙江龙盛集团股份有限公司），A组分（螯合分散剂M-279、马来酸-丙烯酸共聚物，阴离子性）、B组分（染色增效剂M-2431、表面活性剂复配物，非离子性）、C 组分（分散匀染剂 M-2432、表面活性剂复配物，阴非离子性）、匀染剂 M-罗建修，陈丽英，陈焜（杭州美高华颐化工有限公司，浙江杭州 311231）摘要：将螯合分散剂M-279、染色增效剂M-2431、分散匀染剂M-2432组合应用于涤纶梭织布碱减量后免水洗染色工艺中，并与传统染色工艺进行对比。结果表明：该组合具有优异的匀染性，对浆料和低聚物具有较好的分散性，对工作液中的油剂具有较好的乳化性，能有效解决因免水洗造成的染色问题，染品质量达到传统工艺水平的同时还能节水降耗。关键词：涤纶；碱减量；免水洗；染色；梭织布中图分类号:TS193.6文献标志码:B文章编号:1004-0439（2024）02-0045-05Washing-free dyeing process for polyesterwoven fabric after alkali reductionLUO Jianxiu,CHEN Liying,CHEN Kun(Hangzhou Meigao Huayi Chemical Co.Ltd.,Hangzhou 311231,China)Abstract:The chelating dispersant M-279,the dyeing synergist M-2431 and the dispersion levelingagent M-2432 were applied to the water-free dyeing process after polyester shuttle alkali reduction,and compared with the traditional dyeing process.The results showed that this combination had excellent levelness,good dispersibility to slurries and oligomers,good emulsifying properties to oil agents in working fluids,andcould effectively solve dyeing problems caused by no water washing.The quality of dyeing products reachedthe level of traditional processes while also saving water and reducing consumption.Key words:polyester;alkali reduction;washing-free;dyeing;woven fabric收稿日期：2023-08-14作者简介：罗建修（1973），男，工程师，大专，研究方向为染色工艺和助剂。涤纶梭织布碱减量后免水洗染色工艺印 染 助 剂TEXTILE AUXILIARIESVol.41 No.2Feb.2024第41卷第2期2024年2月印染助剂41卷214（杭州美高华颐化工有限公司），涤纶低聚物（自制，碱减量后残液，加冰醋酸中和后过滤出固体，洗净烘干后备用），涤纶上浆用聚丙烯酸酯浆料（潍坊瑞光化工有限公司），无水乙醚、N,N-二甲基甲酰胺（分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），玻璃纤维滤纸（50.0 mm0.6 m，市售），冰醋酸、液碱（工业级），水。仪器：红外染色机（台湾 Copower technology 公司），TM3030型台式电镜（日本日立公司），SW-12水洗色牢度仪、Y5711摩擦色牢度仪（温州市大荣纺织仪器有限公司），YG981A纤维油脂快速抽出器（常州市双固顿达机电科技有限公司），Color-Eye7000A测色配色仪（美国Datacolor公司）。1.2染整工艺1.2.1传统染色工艺工艺配方：分散黄棕S-2RFL 0.80%，分散红玉S-2GFL 0.25%，分散深蓝 S-3BG 0.15%，匀染剂 M-2141 g/L，pH为4.5，浴比为1 8。工艺流程：平整预缩预定碱减量水洗机缸复练水洗染色。1.2.2免水洗工艺工艺配方：分散黄棕S-2RFL 0.80%，分散红玉S-2GFL 0.25%，分散深蓝S-3BG 0.15%，pH为4.5，浴比为1 8。工艺流程：平整预缩预定碱减量染色。1.3测试1.3.1染料分散性参照文献 1，采用紫外分光光度法进行测试。1.3.2低聚物分散性21.3.2.1滤纸抽滤法工艺配方：涤纶低聚物0.2 g/L，助剂1.0 g/L，工作液100 mL，pH为5.0。工艺流程：配制溶液放入织物绘制工艺曲线（50 入染，以 2/min 升温至 130 C，保温 10min，以4/min降温至90）抽滤（单层黑色滤纸）室温晾干滤纸观察第一层滤纸并评级（5级表示无低聚物凝聚；4级表示微有低聚物凝聚；3级表示有低聚物凝聚；2级表示低聚物凝聚较明显；1级表示低聚物凝聚极明显）。1.3.2.2扫描电镜取5 g涤纶梭织布，浴比为1 10，pH为5，助剂用量为1 g/L，130 处理30 min，水洗烘干后用扫描电镜观察染色后织物表面低聚物残留情况。1.3.3缓染性根据HG/T 42622011 纺织染整助剂 涤用匀染剂 缓染性能的测定 进行测试。1.3.4移染性根据HG/T 42632011 纺织染整助剂 涤用匀染剂 移染性能的测定 进行测试。1.3.5除油性参照文献 3 进行除油性实验，将除油后的织物用纤维油脂快速抽出器萃取并称量，计算残脂率，残脂率越高说明其油剂残留量越多，除油效果越差。按照下列公式计算残脂率：残脂率=除油后织物上油剂的质量/除油前织物上油剂的质量100%1.3.6浆料分散性在室温下，取 1 g/L 助剂、10 g/L 聚丙烯酸酯浆料、5 g/L液碱配制成100 mL工作液，放于装有pH检测计的磁力搅拌器上，调整转速为800 r/min，一边搅拌一边缓慢滴入冰醋酸中和工作液pH至4.0，观察工作液外观，判断浆料凝聚析出的情况，浆料析出越少，表明对浆料的分散性越好。1.3.7色牢度耐皂洗色牢度：参考 GB/T 39212008 纺织品色牢度试验 耐皂洗色牢度 进行测定。耐摩擦色牢度：参考 GB/T 39202008 纺织品色牢度试验 耐摩擦色牢度 进行测定。2结果与讨论2.1免水洗染色原理如图1所示，在传统工艺中，碱减量后的织物水洗干净后，染色时纤维表面基本没有浆料、低聚物和碱存在，因此染浴中成分较简单，因此染料在上色时受到的干扰较少。而在免水洗染色工艺中，由于织物碱减量后未充分水洗，直接进行染色时，织物上残留的碱、低聚物、油剂，甚至少量的浆料仍吸附于纤维表面以及分散在染浴中。在这种环境下，油剂、浆料、低聚物发生凝聚，并返沾到纤维上，染料不仅会在碱性环境下发生水解，还会与上述杂质吸附结合。如此一来，单一的匀染剂就不足以适应这种复杂的染浴环境。因此，免水洗染色工艺不仅需要中和多余的碱，还要分散低聚物、浆料和乳化剂，以减少这些杂质对染料上染造成干扰。462期2.2染料分散性由图2可以看出，A组分对染料的分散作用不明显，B组分对染料具有较好的分散作用，且在A+B+C组分（ABC）共同作用下，染料分散性与常规匀染剂M-214相近。这是由于A组分是螯合分散剂，主要成分是马来酸-丙烯酸共聚物，主要作用是中和碱性物质，螯合分散水中的钙镁离子以及分散少量的浆料；而B和C组分的主要化学组成是表面活性剂，结构中的疏水链段与低聚物、油剂发生吸附作用后形成胶束，增溶并分散。同时B和C组分也可以吸附染料，增加染料的分散性。2.3缓染性缓染性对比测试结果如图3所示。由图3可以看出，A组分没有明显的缓染作用，B组分有一定的缓染作用，C组分缓染性较好。同时，从图中可以明显看出，ABC组合后，在80、105 时缓染性最好，说明3者混合后可能发生了协同增效作用。在ABC组合中，A组分可以螯合染浴中的钙镁离子，减少钙镁离子对扩散层的压缩，从而降低染料的扩散速率4，加上 B和 C组分对染料的增溶和分散，使得ABC组合的缓染性较单独测试时要好。2.4移染性分散染料在染色过程中，纤维表面的染料会发生吸附与解吸，尤其在130 保温时，染料的上染达到动态平衡。但此时移染作用仍在进行，促使布面上色均匀。由图4可以看出，相比较A、B和C，ABC组合后的移染率最高，且优于M-214，说明3者组合之后对移染性能有提升效果。2.5除油性在免水洗工艺中，未水洗的织物表面残留的油剂会影响染料的上染。除油乳化性对比测试结果如图5所示。由图5可以看出，螯合分散剂（A组分）对油剂的去除作用较差，B组分的效果最好。结合乳化分层时间进行分析，B组分能够较好地与油剂发生作用，使油剂分散在水中，而C组分虽然有一定的乳化作用，但是对油剂的去除效果较差。这可能是因为C组分中的阴离子成分亲水性较好，对纤维表面所吸附油剂图1免水洗染色工艺示意图传统工艺免水洗工艺染料1空白；2A；3B；4C；5ABC；6M-214图2染料分散性对比测试结果吸光度分散红F3BS12345600.51.01.52.02.53.0分散蓝HGL123456温度/1空白；2A；3B；4C；5ABC；6M-214图3缓染性对比测试结果K/S值1301234560102468105123456801 23456助剂图4移染性对比测试结果移染率/%空白090100ABCABC M-2148070605040302010助剂残脂率；分层时间图5除油乳化性对比测试结果残脂率/%分层时间/s2040608020空白ABCABC M-21400406080100120100120140160180罗建修，等：涤纶梭织布碱减量后免水洗染色工艺47印染助剂41卷的作用较弱，不能完全将油剂从纤维上转移到水相中。将3者结合之后，除油性和乳化性均有所下降，但是仍优于M-214。2.6低聚物分散性采用评级法进行低聚物分散性的测试和评价，同时分别对减量后未水洗织物进行染色同浴，染色后的织物用扫描电镜观察布面低聚物的残留情况，结果如表1和图6所示。由表1可知，A和B组分对低聚物的分散效果有限，只能到23级，而C组分的分散效果能达到4级，且与 AB组合后未见下降。结合电镜图进一步分析，空白样的纤维表面有大量白色颗粒物，加入助剂后，白色颗粒物均有不同程度的减少，尤其是 C 和 ABC样品的纤维表面只有少量的颗粒物。综合结果表明C组分对低聚物有较好的分散效果，且ABC组合后，仍保持较好的分散性。2.7浆料分散性织物在碱减量的过程中，纤维表面的浆料也会溶胀、水解、脱落，但仍有部分返沾到纤维上。因此，这部分浆料在染色时会影响染料的上色，容易形成色斑。尤其在染色加酸的过程中，水解后的浆料随着工作液 pH的降低，溶解度逐渐下降，在工作液中聚集并析出。实验中模拟了浆料在染浴中加酸的这一过程，测试了助剂对浆料的分散性，结果如图7所示。由图 7 可知，空白样的工作液中有明显的析出物，并漂浮在工作液表面，加入助剂后，工作液呈现出不同的外观状态。从工作液的外观可以判断，B组分对浆料的分散性较好，ABC组合后对浆料仍有较好的分散性。这是由于A组分属于聚丙烯酸盐体系，结构上与浆料有一定的相似性，能够吸附并分散浆料，同时通过电荷屏蔽效应稳定分散液，B和C组分为表面活性剂，通过形成胶束来吸附、分散浆料，这也使得工作液呈现出蓝光的外观。综合分析以上结果表明，ABC组合的存在，有利于分散染浴中残留的浆料，避免染色色斑的产生。2.8上染率和色牢度由表2可知，采用免水洗工艺对涤纶织物进行染色后，染色织物的得色与传统染色工艺相近，且色牢度均达到传统染色工艺的水平。2.9生产实践织物：消光破卡布（DTY 75DT400 75D，单位面积质量为155 g/m2，缸重为450 kg，颜色为绿色）。染色配方：分散蓝 2B 200%0.18%，分散翠蓝 S-GL 200%0.90%，分散嫩黄 SE-4GL 100%1.44%，M-279 1 g/L，M-2431 1 g/L，M-2432 1 g/L。助剂空白AB评级/级1223助剂CABCM-214评级/级443表1低聚物分散性评级结果空白ABCABCM-214图6低聚物去除效果图空白ABCABCM-214图7浆料分散性对比测试结果工艺传统工艺免水洗工艺K/S值8.788.74耐皂洗色牢度/级4.04.54.04.5耐摩擦色牢度/级干摩4.04.54.0湿摩4.04.0表2传统工艺和免水洗工艺的染色结果482期传统工艺：平整预缩预定形碱减量水洗机缸复练M-1109YT（除油剂1 g/L，90 处理20min）热洗水洗染色。免水洗工艺：平整预缩预定形碱减量染色。染色工艺：碱减量后排水，主缸加入定量的清水，再加入M-279后运行10 min，补加冰醋酸2 kg，测试pH为4.5。然后依次加入M-2431、M-2432；运行6min，化料缸加入清水，加入打浆好的染料，染料搅拌均匀后注入染缸，按工艺曲线升温染色（加料顺序为进布、定好水位；回流加入染色调理剂 M-279，运行10 min复核pH，可以加入少量冰醋酸调整；回流加入染色安定剂M-2431，运行5 min；回流加入匀染剂M-2432）。结果：取样对色达标，定形下机布面无色花，取匹头对色，色差4.5级以上，布面手感达标，色牢度与正常工艺结果一致。节省：机缸90 复练及热洗、水洗工序。2.10能耗计算水：节约3缸，每缸用水3 t，按照12 元/t计算，每缸节约水成本为108元。电：以每缸节约1 h，染机主电机功率40 kW/h，电价0.9 元/（kWh）计算，每缸节约电成本为36元。蒸汽：以每缸节约0.3 m3，蒸汽价格按照280 元/m3计算，每缸节约蒸汽成本为84元。总能耗：每缸可以节约能耗228元。3结论M-279 可以中和布面残留的碱，并螯合染浴中的钙镁离子，M-2431具有较好的浆料分散性和除油乳化性，M-2432 具有较好的低聚物分散性和缓染性，3者组合应用于免水洗染色工艺中能够获得与传统工艺相近的染色效果。实际大生产应用结果表明，与传统染色工艺相比，免水洗染色工艺的织物不仅颜色和布面手感达标，色牢度与传统工艺的结果一致，而且每缸可以节约228元能耗。参考文献：1李中和.高温高压染色分散匀染剂的研制J.印染助剂,2000,26(3):23-25.2项宝军,洪言情,金鲜花.一种具有分散性的聚酯化合物的制备方法及应用:112250847AP.2021-01-22.3鲁国锋,高凯洋,徐鸿丹,等.一种涤纶织物除油剂的高温除油性及防返沾性的评价方法:202210633349.3P.2022-08-30.4ROSEN M J,KUNJAPPU J T.表面活性剂和界面现象M.北京:化学工业出版社,2015.罗建修，等：涤纶梭织布碱减量后免水洗染色工艺本 期 广 告 索 引封面文章（封面）浙江赢科新材料（封二）染整技术 （封三）印染助剂 （封底）张家港启江化工（彩）上海洁宜康（彩）珠海华大浩宏（彩）超宇新材料（彩）常州宁河新材料（彩）杭州琼天（彩）苏州致远新科（彩）张家港托普化工（彩）拓信有机硅（彩）张家港德宝化工（彩）广东晟峰新材料（彩）大金氟化工（彩）广东德美化工（彩）上海凯诺威（彩）清远宏图助剂（彩）绍兴九洲科技（彩）江苏海石花新材料（彩）上海谷茵新材料（彩）上海雅运（彩）无锡乐诗图化工（彩）奥斯佳材料（彩）武汉奥克特种化学（彩）常州纤染助剂（彩）上海允继化工（彩）常州中策纺织助剂（彩）印染助剂 征稿启事（彩）常州美胜生物（彩）威海诺葳信和（彩）安徽科光新材料（彩）国际印染工业应用展（彩）江阴锦昌（彩）福建广文科技（1/2）宝 思 德 化 学 上 海 东 旖 染整技术 常 州 信 安 达 山东鑫泰水处理青 洋 化 工 江 阴 锦 昌 杭州科成化工苏州联胜化学西安楚龙达化工黑白广告49