专家投稿
​圆网平网印花尿素替代剂的开发和应用
康健
佛山市晨辉化工发展有限公司
2019/12/16
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圆网平网印花尿素替代剂的开发和应用


康  健

(佛山市晨辉化工发展有限公司  广东佛山  528248)


摘  要:采用尿素替代剂XD-N代替尿素用于纯棉布/人棉布圆网印花和平网活性染料印花,结果表明,尿素替代剂XD-N对大部分颜色的上色率可以达到使用尿素的上色率;但是对于部分颜色尤其是蓝青色系列在棉布/人棉布的上色率还达不到。通过尿素替代剂XD-N与尿素拼混印花,可以提高所有颜色的上色率,大幅减少尿素的使用量,从而有效降低印染污水中的氨氮值和总氮。

关键词:尿素替代剂;尿素;活性印花;圆网印花,平网印花,上色率K/S值;氨氮;总氮


前  言

纤维素纤维纺织品大多是采用活性染料进行印花,为了帮助织物在蒸化过程中,吸收蒸汽中更多的水分使纤维充分溶胀,促进染料与纤维的反应并固着,必须使用一定量的尿素来完成。但是,尿素在高温条件下,会分解为对水体影响严重的氨氮化合物,随着环保要求的日益提高,国家对印染废水中的氨氮排放指标会越来越严格。因此,开发低尿素或无尿素的印花工艺越来越受关注。

传统的平网和圆网印花的每套颜色都是独立调色、独立印制,尿素是直接加在色浆中。如果色浆中的染料得色适应尿素替代剂,那就用尿素替代剂代替尿素;如果色浆中的染料得色不适应尿素替代剂,那就用尿素替代剂拼混尿素。这样,可以起到全部或部分使用尿素,可大大降低尿素使用量,从而减少印花污水氨氮排放量。

本文用尿素替代剂XD-N代替尿素,在活性印花上对棉布和人棉两种面料进行试验,用尿素替代剂XD-N 2%、尿素替代剂XD-N 1% + 5%尿素拼混和尿素12%三种不同的工艺配方进行比较。通过测定印花的几种设定颜色的正面K/S值和反面渗透性,来评估尿素替代剂XD-N对印花效果的影响和适用性。

1.实验部分

1.1 材料、仪器和设备

材料:海藻酸钠糊料(工业级),尿素替代剂XD-N(佛山市晨辉化工发展有限公司),尿素(工业级),碳酸氢钠(工业级)、皂洗剂(工业级),活性染料(工业级)。

织物:132*76/40*38纯棉斜纹布,100*80/ 40*40 人棉平纹布。

仪器和设备:JJ-1300W电动搅拌机(靖江实验仪器厂), HD394A气动力式轧车(靖江华夏实验仪器有限公司),HD101A电热鼓风烘箱(上海实验仪器厂),圆网印花机(湖北黄石印染机械公司),平网印花机(湖北黄石印染机械公司),连续蒸化机(湖北黄石印染机械公司),连续水洗机(意大利MCS公司),Datacolor SF650型测配色仪(Datacolor 公司),5B-6(D)型氨氮快速测定仪(连华科技)。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

圆网印花:漂白布→印花→蒸化(102℃×10min)→水洗→皂洗(90℃×5min)→水洗→烘干。

平网印花:漂白布→印花→蒸化(102℃×10min)→水洗→皂洗(90℃×5min)→水洗→烘干。

1.2.2 印浆配方

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1.3 测试方法

1.3.1 表观得色量K/S值

分别用蓝、品红、黄、黑四个单色和拼混深紫色、绿色、大红色、混色黑,分别用圆网/平网印花机打印15×15cm方块,蒸化水洗熨干。采用Datacolor SF 650测色配色仪,在D65光源下测定印花织物正面的K/S值。

1.3.2 反面表观得色量K/S值

再分别用上述打印的色块,用相同的设备和条件测定印花织物反面的K/S值。

1.3.3 氨氮值

分别在100ml水中加入12克尿素、1克尿素替代剂XD-N + 5克尿素和2克尿素替代剂XD-N,升温至100℃,保温10分钟;降温至室温后,用氨氮快速测定仪测定氨氮值。

2.结果与讨论

2.1 棉布正面表观得色量K/S值

表1和表2是用尿素替代剂XD-N 2%、尿素替代剂XD-N 1%+ 尿素 5%、尿素 12% 不同三种上浆配方,用圆网印花机和平网印花机在棉布的正面K/S值数据。

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从表1结果可以看出,圆网活性印花的8个颜色,在棉布上使用尿素替代剂XD-N与尿素,所得到的正面K/S值差别不一。在蓝、品红、黄和黑四个单色中,品红和黄色影响略小,K/S值绝对差大约在3左右;黑色影响其次,K/S值绝对差3,蓝色影响最大,K/S值绝对差达到5.6。这从后面的四个拼混色也可以看出,深紫和大红以品红和黄色墨水拼色,所以,它们的K/S值绝对值差别就不是太明显;而绿色和混色黑拼色,会用到数量较多的青色,因此它们的K/S值绝对值差别就比较大。

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表2是平网活性印花的8个颜色在棉布上使用尿素替代剂XD-N与尿素的K/S值测试结果。从K/S值上可以看出,平网印花在尿素替代剂XD-N与尿素的K/S绝对值差异大大缩小,品红和黄色差异分别为3和2.8。蓝色在尿素替代剂XD-N中仍然不太易上色,但K/S值绝对差下降到只有5。从拼色的深紫、大红、绿色和混色黑都可以得到印证,它们这几个的K/S值绝对差相差也不是很大,用肉眼已经无法分辨。

上述K/S值的差异,虽然不能代表所有的颜色,但从这个试验看出,不同的颜色在使用尿素替代剂XD-N时,上色率差异还是很大的。因此,今后在使用尿素替代剂XD-N时,如果选择好染料,就可以获得较好的上色率,达到或接近使用尿素的水平。

从表1和表2的测试数据看出,虽然有些颜色在使用尿素替代剂XD-N和尿素时的K/S值差异比较大,但是如果采用尿素替代剂XD-N和尿素各自减半即尿素替代剂XD-N 1%+尿素5%进行拼混后使用,K/S值绝对值的差异就会明显缩小。从蓝色看,使用尿素替代剂XD-N时平网印花的K/S绝对差比圆网印花的下降,也更接近完全使用尿素的常规工艺。

2.2 人棉布正面表观得色量K/S值

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同样,我们对圆网印花和平网印花两种不同印花在人棉布的K/S值差异也进行了比较,列于表3和表4。从表3看出,圆网活性染料印花应用尿素替代剂XD-N在人棉布的正面上色率K/S值,与其在棉布上K/S值比较,还是有一些差异的。总体看,8个颜色无论是单色还是拼混色,尿素替代剂XD-N与尿素的K/S值绝对差都在3~5之间,尤其是蓝色的K/S值绝对值差异明显。主要原因是人棉布对活性染料的亲和力没有纯棉布大,在蒸化时有部分染料会水解失去活性。失去活性的染料对纤维素纤维就没有亲和力而无法上染,所以人棉布上的颜色就明显变浅。

表4是平网活性染料印花在人棉布的正面K/S值比较,和圆网印花一样,尿素替代剂XD-N与尿素的K/S值绝对差也在2~3之间,个别颜色的差异更大,如深紫色有3的差别,混色黑也只有3.5的差别。这样的差异,是需要进一步调整用量和配比的。

从表3和表4的测试数据上同样可以看到,人棉布在采用尿素替代剂XD-N + 尿素的配方时,比圆网印花的正面K/S值也有不同程度提高。大多数的颜色正面K/S值绝对差仅在1~2之间,从整体印花图案效果看,已经不太有色差的感觉。

从表1~4的测试比较结果可以得出:尿素替代剂XD-N在纯棉布上应用的效果优于人棉布,大部分颜色的正面K/S值,无论是使用纯尿素替代剂XD-N,还是使用尿素替代剂XD-N + 尿素或是使用纯尿素,都没有很大差别。因此,用尿素替代剂XD-N来替代尿素进行印花是可行的。

2.3 棉布反面表观得色量K/S值

在一些特殊产品如乔其纱织物,由于组织结构比较疏松,在缝纫或使用摩擦过程中,会产生翻丝(反面的丝翻到正面)。如果正反面颜色一致或基本一致,翻丝后看不出有瑕疵,但如果正反面颜色相差很大,翻丝后就会产生很不协调的颜色而造成次品。另外,像围巾产品就希望正反面的颜色越接近越好,围起来就不会影响美观。因此,我们也测定了使用尿素替代剂XD-N和尿素的反面K/S值,看使用尿素替代剂XD-N后,反面的渗透性是否有影响。表5和表6是两种墨水在棉布的反面K/S值。

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从表5和表6的测试数据看出,无论是圆网印花还是平网印花,使用尿素替代剂XD-N对反面的渗透影响还是比较大的,大部分颜色的K/S值绝对值,至少比使用尿素的降低一倍以上。1%尿素替代剂XD-N + 5%尿素的配方,对反面渗透有所提高,但是大部分颜色还是达不到纯尿素的渗透程度。

从表5和表6的测试数据对比还可看出,平网活性染料印花的反面K/S值大于圆网活性染料印花的反面K/S值。

2.4  人棉布反面表观得色量K/S值

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从表7的测定数值看出,圆网活性染料印花,无论是用尿素替代剂还是用尿素,或是用尿素替代剂XD-N+尿素工艺,反面的K/S值几乎相近,而且绝对数值都很小。这可能是人棉的材质均匀,渗透性较差,所以无论采用什么印花方法,反面的渗透都不会有太大差异所致。

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而从表8的测定数值看,平网活性染料印花比圆网活性染料印花,其反面的K/S值差距要小,使用尿素替代剂XD-N的比使用尿素的至少降低一半。尿素替代剂XD-N 1% + 尿素5%上浆配方,反面渗透性则有较大幅度提高。

无论圆网活性印花还是平网活性印花,在织物反面的渗透性规律一致,印证了不同颜色的活性染料对渗透性影响是很大的。

2.5 氨氮值比较

为了了解本文中所用的三种印花工艺配方氨氮的含量,我们先是按照实验配方和实验生产工艺完成后,截取一定面积的面料对其萃取,然后进行测定。但发现这种方法所提取的溶液,颜色偏深,对测定的数值干扰很大。为了更好地测定这几个配方的氨氮值,我们采用了模拟法:把三种不同的工艺配方配制成溶液,但不加入染料,为了更接近蒸化条件,把配制好的溶液沸煮10分钟,待溶液冷却至室温时再进行测定。表9是三种不同配方所测定的氨氮值。

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从表9的数据看出,尿素替代剂XD-N的氨氮值接近为0,应用后不会产生氨氮和总氮值;在尿素替代剂XD-N + 尿素配方中,由于尿素减半使用,其氨氮值就比使用纯尿素的工艺配方下降了一半多,这对大幅减少氨氮的污染,具有积极的作用。

3.结论

(1)用尿素替代剂XD-N 2%在棉布和人棉布上进行圆网/平网印花是可行的,但与尿素12%相比,上色率还有一定差异。为了弥补上色率的不足,可采用尿素替代剂XD-N和尿素拼混的工艺进行印花。试验证明,采用1%尿素替代剂XD-N和5%尿素拼混的工艺配方,能满足棉布或人棉布的印花的要求。

(2)试验证明,在使用尿素替代剂XD-N时,印花方式对织物的正面和反面K/S都有影响,不同印花方式,上色率相差比较大,各类织物平网印花普遍比圆网印花上色率要高。

(3)采用尿素替代剂XD-N + 尿素的方法工艺配方,不仅能满足各种棉布和人棉布的印花要求,对圆网或者平网印花的上色率得到较大提升,而且还能使污水的氨氮值下降一多半以上,对于印花污水的排放,具有积极意义。

(4)尿素替代剂XD-N是无色无味液体,满足国际环保标准要求,和各类印花糊料/助剂极易拼混相容,印花后颜色均匀;并且尿素替代剂XD-N本身没有颜色,对数码印花的色泽鲜艳度不会产生任何影响。

(5)要更好的使用好尿素替代剂 XD-N,需要各印花厂按照各自所用的活性染料、所用增稠剂以及印花工艺配方的不同,进行大量的测试和组合,并不断调整,以得到更加有效、更加优质低成本的用量和配方。

 

作者简介:

康健,染整工程师,佛山市晨辉化工发展有限公司总经理,专业研发印染助剂产品。

手  机:13702658926

邮  箱:fsch1999@126.com

 

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