专家投稿
一浴改性剂在涂料浸染中的节能减排工艺
单新强
上海紫熠化工科技有限公司
2020/7/3
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一浴改性剂在涂料浸染中的节能减排工艺


单新强 

(上海紫熠化工科技有限公司  上海  233000)


摘  要:通过一浴改性剂与涂料同时进行T/C裤子的改性染色实验,确定一浴改性剂与涂料(涂料用量6%)比例1∶2.5,浴比1∶25,60℃,20分钟,同时加入非离子自交联固色剂1.5克/升,服装得色最深,水洗牢度和摩擦牢度最佳,而且涂料染色工作液为清水,即染浴中所有涂料己经完全吸附在服装上。同时,染色废水中涂料残余量基本为零,可以减少染色废水的产生。同浴改性染色工艺的应用,节约50%以上的时间、水电蒸汽等综合成本,从而达到节能减排的功能。

关键词:改性;涂料;同浴;浸染;吸尽;节能减排


前  言

涂料浸染染色由于其特有的立体感和骨位风格,在服装成衣、家纺织物上得到极大的应用。首先,涂料染色前都必须要进行一道织物改性,经过改性后的织物具有阳离子特性;然后在涂料染色过程中,改性织物吸附带阴离子性的涂料色浆,从而完成涂料染色。

目前市场上的阳离子改性剂都有一个缺点,不可以与涂料色浆同浴,而且改性后必须充分水洗干净,才可以进行涂料染色;特别在涤纶上上染率低,造成涂料浪费,增加有色污水的排放,也增加了工厂加工和污水处理成本,造成严重的环境污染。一浴改性剂是一种可以与涂料色浆同浴的阳离子改性剂,在染色过程中,将一浴改性剂与涂料色浆同时放入同一水洗机缸,而染色液不会发生沉淀和化学反应,统称为同浴改性剂。

该同浴改性剂可以调整与涂料的比例,可以吸尽涂料染液,减少有色污水排放。传统改性剂对棉、麻、丝等天然纤维上色效果好,在涤纶等化纤织物上涂料上色却不理想,上色率低。而一浴改性剂既可以染棉等天然纤维,也可以染涤纶等化学纤维,而且染色上色率高、得色深、水洗牢度好。

实验采用一浴改性剂在T/C裤子涂料染色中的应用,省去了传统的改性工序,缩短了工艺时间,节省了水、电、蒸汽;另外,在同浴染色中添加非离子自交联固色剂,使得染色残液变为清澈之水,降低染浴中涂料的残余量,提高固色效果,减轻了染色后工厂的污水处理压力,降低染色综合成本;同时改善生态环境,从而达到节能、降耗、减排、清洁生产的作用。

1.实验

1.1 实验器材

工业滚筒洗水机、工业脱水机、工业滚筒烘干机、一浴改性剂(上海紫熠化工科技有限公司)、非离子自交联固色剂(进口)、涂料黑(上海泗联油墨厂)、T/C裤子(市场采购)、SF-300型思维士电脑测色仪、V571B摩擦牢度测试仪、SW-12A型耐洗色牢度实验机。

1.2 工艺

传统工艺流程图如图1所示。

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图1  传统改性染色工艺流程图

新型改性染色工艺流程图如图2所示。

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图2  一浴改性染色同浴工艺流程图

从上述流程图1和图2可以直观看出,使用一浴改性染色同浴工艺可以缩短工艺时间,同时节省50%的水、电、蒸汽能源,提高洗水机使用周转率。

1.3 指标评判

1.3.1 织物表观深度(K/S值)的测定

采用思维士SF-300型电脑测色仪测试染色织物表面深度(K/S值)。表面深度的大小,常受固体物质中有色物质的含量的多少,有色物质的物理状态,固体表面的光学性质的各种因素的影响。表面深度值的大小可用K/S值来表示,即公式(1)如下:

K/S=2/2R    (1)

式中R——表示有色试样趋于无限厚的反射率,也可用R(光没有透射时的反射率)表示;

K——表示有色物质的吸收系数;

S——表示散射系数;

K/S值越大,表示颜色越深;K/S值越小,表示颜色越浅。

1.3.2 染色物质性能测试方法

通过SW-12A型耐洗色牢度实验机测试纺织品,参照GB/T 3920-2008纺织品色牢度实验耐皂洗色牢度测定耐水洗色牢度。

采用V571摩擦牢度测试仪测试,参照GB/T 3920-2008纺织品耐摩擦牢度测试方法。

2.实验结果与分析

2.1 一浴改性剂与涂料的比例及浴比确定

实验通过已经进行过前道精练处理的T/C裤子的涂料同浴染色,首先固定涂料黑用量为5%(按织物重),通过染色织物的K/S值,以及染色废水的清浊来确定一浴改性剂的最佳用量,以及最佳浴比的确定。具体实验数据如表1所示。

表1  一浴改性剂与涂料比例及不同浴比的K/S值(涂料黑5%)

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由上述表1中可以看出,当一浴改性剂与涂料比例在1∶2.5,浴比1∶25时,T/C裤子上的K/S值最大,亦即这个时候T/C裤子在涂料浸染中得色最深,染色浴涂料残留量最少,染色废水颜色最清。

当一浴改性剂与涂料比例在1∶1时,由于一浴改性剂用量过大,导致染色液中阳离子过于饱和,致使染浴中涂料被阻止上染T/C裤子而残留在染色浴中,从而得色不深,染色废水比较浑浊;而当一浴改性剂与涂料比例在1∶5时,由于一浴改性剂用量不足,导致T/C裤子上的阳电荷改性量不够,使T/C裤子吸附涂料的电荷较少,导致T/C裤子得色不深,染浴中浪费的涂料较多,染色废水颜色浑浊。

另一方面,从不同浴比中可以看出,当浴比在1∶25时,在同一一浴改性剂和涂料比例下,T/C裤子K/S值都是达到最大值。即在一浴改性剂和涂料比例不变的情况下,不同浴比的K/S值呈现一个抛物线状态,在浴比1∶25时达到抛物线顶点,随后往两侧逐步下滑。

综上表1得出,当浴比确定时,不同一浴改性剂与涂料比例的K/S值也呈现一个抛物线形态,在一浴改性剂∶涂料=1∶2.5时达到顶点,随后往两侧下降。最后,T/C裤子涂料同浴染色中,确定浴比在1∶25,一浴改性剂∶涂料=1∶2.5时,T/C裤子得色最深,染色废水最清。

2.2 非离子自交联固色剂最佳用量确定

非离子自交联固色剂为低温成膜助剂,可以在50℃以上自交联形成致密的弹性透明薄膜,手感柔软,不黄变,对色光无影响。由于非离子自交联固色剂在染色同浴的后半段时间加入染色浴中,致使染色浴中染液残留量发生变化。当非离子自交联固色剂在某一最佳用量时,正好使染色浴中涂料残余量最少或完全吸尽,而T/C裤子的耐洗牢度和干/湿摩擦牢度也达到较理想状态。现在,在浴比为1∶25、一浴改性剂与涂料比例在1∶2.5时,通过改变涂料用量来确定非离子自交联固色剂的最佳用量。具体实验数据见表2。

表2  涂料与非离子自交联固色剂的正交试验

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从上述表2中可以得出,在涂料浓度在2%、4%、6%中,当非离子自交联固色剂用量在1.5g/l时,T/C裤子上的K/S值最大,即涂料已完全吸尽,再增加非离子自交联固色剂的使用量对涂料得色量起反向作用,会使T/C裤子上的涂料少量掉落,而且增加使用量对后续水洗牢度和摩擦牢度改进不大。所以,非离子自交联固色剂的最佳适用量为1.5g/l,此时T/C裤子得色最深,水洗牢度和摩擦牢度也达到较佳的状态,而染色废水也为清水,减轻污水排放负担。

2.3 一浴改性剂与传统改性工艺的效益对比

表3  不同改性工艺的综合效益表

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工业滚筒洗水机一机投放T/C裤子量为60~70公斤,按70公斤织物重量计算,浴比为1∶25,每机缸水量为1.75吨,在水资源紧张的社会现状下,工业用排水成本基本在10~18元/吨,工业电在1.5~2元/千瓦时,蒸汽在250~280元/立方米。现在从涂料改性染色工艺流程图图1和图2可以用综合效益表3归纳所示。

从综合效益表3可以看出,通过一浴改性剂同浴染色比传统改性染色工艺时间缩短50%,机缸周转效率提高1倍,而且水、电、蒸汽能源可节省50%,达到节能降耗的作用。

另外,由于传统改性染色T/C裤子在染浴中涂料残余量较大,排放的染色废水多为有色浑浊液体,对涂料浪费较大,也对后续的染色废水处理增加负担;而使用一浴改性剂对T/C裤子进行同浴改性染色可以使染浴中涂料基本吸尽,使染色废水为清澈之水,对排放的染色废水处理可以大大减轻。所以,使用一浴改性剂对T/C裤子的涂料浸染可以做到真正的节能减排作用。

3.实验结论

一浴改性剂在T/C裤子的涂料浸染染色应用中,可以达到节能减排的功效。

首先,当一浴改性剂与涂料比例为1∶2.5,浴比为1∶25,非离子自交联固色剂1.5g/l时,在T/C裤子的涂料同浴改性染色中得色量最高,水洗牢度和摩擦牢度也比较理想,而此时染液中涂料被完全吸尽,染液为清水,对染色污水的处理成本大大节约,达到减排、清洁生产的效果。

其次,一浴改性剂为同浴改性染色工艺,比传统改性染色工艺缩短50%的时间,节约50%的水、电、蒸汽能源。同时,在同一款式同一颜色深度中比传统工艺节省涂料用量,因为传统工艺的染浴涂料残余量大,而同浴染色的染浴涂料基本吸尽,染液不存在或存在很少的涂料残留量,减轻染色污水处理压力,降低综合成本,达到节能、降耗的功能。

最后,一浴改性染色所得的T/C裤子对涤纶和棉上的上色性比较一致,使得涤纶纱线与棉纱得色相近,没有透白现象(传统改性剂对涤纶上得色差,而棉上得色深,出现露白效应)。

所以,使用一浴改性剂同浴染色T/C裤子可以做到节能减排的效果。


参考文献:

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作者简介:

单新强, 浙江东阳人,化工工程师,中级经济师,从事纺织印染、服装水洗化学品技术研发及应用二十年。

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