纯棉针织物冷轧堆染色的应用与发展情况
发表时间:2018-11-19     发表评论

  随着针织外衣化的穿着、环境和家庭洗衣方式的改变,消费者对针织外衣的色泽和染色牢度也提出了更高的要求。棉针织物吸湿、透气、手感柔软,其特有的舒适性和弹性越来越受到消费者的青睐。

  染整工艺水平是整个针织产品质量和档次的关键环节,更是节能减排最重要的关口。棉针织物染色大多采用活性染料。为了提高上染率,染色时往往需要添加大量元明粉促染,增加了成本,同时加大了染色后的水洗难度和污水处理量。

  20世纪80年代初,欧洲各国先后研发出了冷轧堆前处理和染色新技术。至今,冷轧堆染色技术(CPB)已被广泛使用,并且已从过去的常规工艺发展到目前的受控冷轧堆染色工艺。

  针织物冷轧堆染色工艺的发展现状

  与传统的染色方式相比,针织物采用冷轧堆染色有着显著的优点,如经冷轧堆染色后的织物布面挺括,不起毛、起皱,尤其适用于薄型针织坯布、薄型棉Lycra R弹性单面织物的染色,色泽更亮丽,重现性更好;在节能、节水、节电,减少印染污水处理费用,降低染化料助剂消耗等方面具有显著的特点和优越性,成为目前染色工艺的推广对象。

  针织物冷轧堆染色工艺技术的发展

  针织物冷轧堆染色工艺技术有平幅和圆筒两种方式。圆筒针织物加工难度大,需用专门的冷轧堆设备;而采用平幅加工工艺后,除了可提高织物质量(平幅加工减少了坯布褶皱、磨毛等疵病),相比传统的浸渍绳状加工、平幅加工,还可节约10%~15%的生产成本,因此当前针织物冷轧堆染色工艺更趋于向平幅加工的方向发展。

  经过平幅前处理的坯布,首先通过均匀轧车浸轧活性染料染液,然后由送布辊传送到堆置系统,在整个堆置过程中进行恒张力卷曲,从而避免对针织物产生的任何挤压。打卷的织物转动到预定的时间后,在转鼓式平幅水洗机中清洗。平幅冷堆染色设备设有优化的防卷边装置,针织物平幅加工不会产生卷边现象。

  虽然冷轧堆染色工艺极其简单,但其工艺细节的掌握可能相对困难。而它比其他要求高的染色工艺可靠,可获得理想的染色效果。冷轧堆染色工艺技术在机织物染色上是成熟工艺,活性染料染纯棉机织物都采用冷轧堆染色工艺。而在针织物方面,由于冷轧堆染色配套的染化料等一系列技术难题都没有很好地攻克,使冷轧堆染色工艺技术一直未能推广并投入批量生产。

  针织物冷轧堆染色中所用染料、助剂的发展

  2.1 染料的开发

  对于冷轧堆染色工艺,因染色温度低,一些分子结构大或直接性太高的染料扩散很慢,过早发生固色反应,透染性差,表面色泽不够光洁,即使延长染色时间也难以克服。因此,冷轧堆染色的染料应具有以下条件:

  (1)染料的溶解度要高、直接性要低,且拼色染料直接性要接近,否则易造成织物头尾色差及色光的稳定性差;

  (2)由于要求染料在低温下和纤维发生共价键结合,因而染料的反应性要强;

  (3) 耐碱稳定性好,在浓碱低温条件下不析出。

  为满足上述需求,各染料商已开发出了不同种类的用于冷轧堆工艺的活性染料。这些染料主要是通过以下方法得到的:

  a.通过改变染料分子结构,亨斯迈纺织染化(汽巴精化)在1988年推出了Cibacron C(现名Novacron)型活性染料,它通过降低染料直接性、提高染料反应性、增加染料耐碱性而适用于冷轧堆染色,目前已有25个品种。上海万德化工有限公司的Megafix BEXF活性染料及吴江桃源染料厂生产的三原色黄DS-DY、红DS-DR、蓝DS-DN都是冷轧堆染色不错的染料选择。

  b. 根据染料与染料复配增效的理论,德司达公司在2000年前后推出了一套耐碱性很好的活性染料,商品名为Remazol RGB系列,加上2003年推出的黑色染料Remazol Carbon RGB和2007年的RemazolDeep Black RGB共7个品种。

  c. 根据染料与助剂复配增效的理论,科莱思公司生产出了耐碱性很好的Drimarene CL系列的染料,现有25个品种。2000年国内东港工贸公司开发的第一代耐碱型100%C.I活性蓝19,和2004年的150%C.I活性蓝25都可达到冷轧堆染色耐碱性的要求。

  2.2 碱剂的应用

  大量生产实践及试验表明,选用复合碱形成缓冲体系有利于保持染液的稳定性和色光的重现性。复合碱缓冲体系一般为硅酸钠、烧碱的混合溶液。该缓冲溶液还可防止空气中酸性气体在打卷时与布边碱剂反应而使颜色变浅。硅酸钠的用量要合适,否则影响织物的手感,且使水洗次数增多。在使用前还应标定工业级硅酸钠中Na2O:Si02的有效比例,并在生产中根据Na20的含量调整NaOH的用量。

  鉴于硅酸钠的一些不利影响因素,人们开始试图改用纯碱与烧碱复配的碱液体系,如德司达专为Levafix和Remazoi系列染料开发的柔性碱系统,具有更容易从整个冷轧堆装置中洗除,不会使轧辊变硬,易从织物中洗除,且手感柔软等优点。

  针织物冷轧堆染色设备的发展

  冷轧堆染色设备的发展直接影响着整个工艺的推广和应用。针织物的现代冷轧堆染色设备中需要注意以下几个部分:

  a.中央退卷装置;

  b.分段调节罗拉,用于针织物的集中和喂入;

  c.轧槽和轧点前面的卷边消除器;

  d.尽可能多的传动装置;

  e. 设计简明,操控方便。

  轧车是整个染色工艺装置的核心。对于针织品,计量参数、温度,甚至在整个织物宽度范围内的轧点压力以及织物的张力都必须在可控且是可重复的状态下观察。国外在机械和控制方面的发展比较突出。

  快速冷轧堆工艺中,染料和碱剂以4:1的比例精确混合是很重要的,而计量泵的开发使得染料与碱剂的流量能够精确控制成为现实;同时设备中其他的一些智能化的计量装置还可精确控制染色温度、带液率等,为获得可重现的、可控制的、高质量的染色效果奠定了基础。

  针织物对张力十分敏感,而织物张力的差异会导致色差。由德国一家知名的针织布整理公司Riedel Textile GmbH和贝宁格公司合作开发的新型Bicoflex染色轧车则可很好地解决这一问题。

  轧车采用立式辊筒排列,挟持导辊也从常规的卧式排列改为最佳化的700排列,即一组辊筒根据走布路径倾斜排列。织物上下以相同纬度同步喂入轧点,以防止织物两面出现轧压差异,斜对角放置的导辊使织物在牵引过程中降低所受的张力。与传统的卧式轧辊的轧车相比,织物张力可降低50%,并且很容易获得均匀的染色效果。在初始阶段,轧点压力、轧液率和边中染色效果的相关性取决于经验。根据这些设置,所有织物的染色都有高度的重现性,且不出现头尾色差。

  水洗设备方面,贝宁格所发明的Trikoflex转鼓水洗机在液面下移交织物,可防止水洗过程中因波动水的重力作用而拉长织物,既节水又改善产品质量。

  影响冷轧堆染色的工艺因素很多,近年来有不少人致力于这方面的研究。如宋心远就染色温度、前处理、染料的选择、固色碱剂的选用以及轧染设备的特点等因素进行了全面而细致的阐述,并在实践基础上对冷轧堆工艺进行了详细的介绍,指出冷轧堆染色特别是受控的快速冷轧堆染色是今后发展的方向。

  小样试验方法的发展

  打小样是冷轧堆染色前非常重要的环节,其准确性直接影响生产效果,因此准确获得与实际生产颜色一致的小样试验方法是该工艺成功应用的关键技术之一。

  冷轧堆工艺的小样目前最简单快捷的打样方式是微波炉法。即将浸轧过染料和碱剂混合液(配制时按4:1分别进行)的织物先室温下放置15~30min,然后在特定功率的微波炉中快速固色3~5min,最后水洗烘干即可。微波炉小样法虽然快捷,但打出的小样往往与实际生产样颜色偏差较大,导致工厂染色回修率较高,大大增加染色加工成本。国外Kusters公司近年研制出冷轧堆小样机,采用室温固色,它可以获得和生产样完全一致的颜色,这给冷轧堆技术应用带来了很重要的试验手段。但其价格昂贵,在工厂生产中难以推广应用。于晓成、屠天民等在大量工作的基础上确定了与实际生产颜色非常接近的室温堆置方法(用来模拟实际生产)和恒温加速固色小样试验方法,找到了小样试验方法的最佳工艺条件,并证明了该小样试验方法的可靠性。

  国内外冷轧堆染色工艺的应用情况

  针织物采用冷轧堆染色工艺的优点在针织界都有共识,但近年来冷轧堆工艺小批量的试验生产仍存在不少问题,如前后色差、色花、色渍较难控制,大小样色光的偏差及工艺重现性控制存在一定困难,发生色差纠偏有一定难度,三原色拼色色谱选择性不广等问题,影响了活性染料冷轧堆染色这项高效节能技术的推广。

  对于这些问题,欧美国家的染色界给予很大重视,经不断研究创新,成功地研发了适应针织坯布冷轧堆染色的工艺路线及相应的设备技术。冷轧堆染色工艺在国外印染厂已普遍使用,而在国内工厂生产中,由于染色复修率高,使用并不多。

  随着冷轧堆工艺的进一步推广,我国对该工艺的试验和研究也取得了不少成果,目前一些针织厂家已引用了冷轧堆工艺设备并投入生产。例如,愉悦家纺公司对冷轧堆工艺进行了有益的探索,已向国家知识产权局申请了“纺织品面料的冷轧堆染色方法”的发明专利,并获得了国家知识产权局的受理通知;陈文、董超萍对KN型活性染料在纯棉织物冷轧堆染色工艺的探讨,揭示了不同因素对工艺的影响及原因,推进了冷轧堆染色工艺的发展。

  结语

  活性染料冷轧堆染色是对纤维素纤维织物的一种经济染色方法。通过对染化料的开发、染厂和机械制造商之间的共同发展,冷轧堆染色可成为针织物一种可靠的染色方法。

  我们应该像贝宁格公司那样,把针织物的冷轧堆染色工艺看作一个整体概念,即浸轧、堆置、水洗一体化过程,才能真正掌握并应用好这一工艺。不仅要保证获得最好的重现性、可转移性及易操作性,也要重视试验室的工作,使冷轧堆染色工艺不再受地理环境或气候因素的影响,成为一种全球化的可靠的染色方法。

  与常规染色方法相比,活性染料冷轧堆染色具有固色率高,染料渗透性极佳,能耗和化学品使用总量显著降低,以及能够显著提高针织物产品的质量等优点,符合我国节能减排的国家政策,发展潜力巨大,特别是随着针织产量的增加,该工艺在针织方面的应用和研究将会越来越多。

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稿件来源:染整科技
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