無汙染印花技術全麵盤點

　前言： 　　我國是紡織大國，水資源緊缺。印染集中在江浙。廢水汙染太湖和江南水係，印染廢水有機物濃度高，色度深成分複雜。每立方體積的廢水將汙染20體積水體，其汙染可想而知。研發節水技術，爭取零排放，已迫在眉睫！也是雪豹人應盡的責任。 　　 現況： 　　 印染廢水脫色采用：1、吸附法2、絮凝法3、氧化法4、生物法5、電化學法，投資和運行費用高，且治標不治本。 處在汙染——處理——再汙染——再處理的怪圈。雪豹公司童湘總工程師設想是否能另辟蹊徑，研究環保、節能、節水融為一體的技術；三年前帶領課題組深入浙江嘉興地區，研發“天然織物零排放的轉移印花技術”（無水印花）取代傳統的有水印花，向幹法印染過渡，取得初步成效。 　　按童湘的理念，利用可再生並能持續發展的天然纖維原料（棉、麻、絲、毛），是節約資源回歸自然的方向。可促使種植業和養殖業和諧發展，既能節水又無汙染，對產業結構和資源利用的合理化都將產生深遠的影響。 　　國內外已有很多專家試用改性、搭橋、塗膜的方法進行研究，但由於得色率差、泳移（遷移）、色牢度差而無功而返。因此解決得色率、色牢度、遷移問題將是成敗之關鍵。 　　前處理劑（命名為“天然纖維轉移印花固色整挺劑”）和前處理工藝條件（包括前處理設備和色墨的配套）的研發是重點基礎。 　　2006年5月，童湘帶領的課題組已基本攻克了技術瓶頸，解決了困擾人們的得色率、遷移和色牢度問題。如何在節能減排的形勢下，完善推廣直至應用是雪豹人和童湘總工程師的願望。 　　從大量的生產性試驗中，領悟出一個新技術推廣是一項係統工程。諸如，相匹配的色墨，前處理工藝和設備互補支撐。 　　問題一：前處理劑是處理布麵、紗線還是處理纖維？ 實踐證明是處理纖維表麵。如果是處理布麵無異於擴大化了的“塗層印花”，其手感、吸水性和透氣性很差。（離經叛道）如果是處理紗線，則無異於上漿工序。所以名正言順的前處理劑應該以處理纖維為目標。 　　天然纖維的特點： 1，棉、麻纖維的單體是葡萄糖，是單體的天然高分子化合物。其纖維中有大量羥基和大量氫鍵，不同品種的棉、麻其結晶區所占比例不同。結晶區可理解為有機物的無機物現象，這是各種物理、化學作用的作用區域。絲、毛為蛋白質纖維。它的單體為多種氨基酸（15—20種），單體複雜並且具有兩性性質，結構複雜同樣存在非結晶區和結晶區。種屬差異極大，如羊毛和藏羚羊毛的差別。2，天然纖維具有很大的表麵積和比表麵積。布的表麵積小於紗線表麵積又小於纖維表麵積。所以處理纖維和處理布麵有著本質的區別。這就要求前處理劑具有複雜的多元體係（多單體並有相當量的多功能活性單體，多組分多結構。）並具有在熱、光驅動下的交聯與自交聯能力。其單體的官能度應大於2。 　　問題二：如何處理天然纖維？ 　　1、前處理劑如何進入纖維間隙？絞在一起的纖維具有毛細管效應，因其是固態物質，並有遊離的極性基團，其吸水性和液滴附壁效應是處理纖維的有利因素。前處理劑在表麵活性劑作用下與浸潤時順利地進入纖維間隙。 　　實踐證明澱粉和PVA在纖維上的殘留物所產生的負麵作用——改變了前處理劑的成分，部分割斷了前處理劑和纖維表麵的作用，結果是濕擦牢度和皂洗牢度下降。而未上漿或退漿的紡織品經過前處理後升華轉移印花織物的濕擦牢度和皂洗牢度都在四級以上。 　　凡是用乳化矽油類柔軟劑處理過的紡織品都產生不同程度的暈色現象，（即色墨顆粒向周圍遷移，圖案線條邊界模糊。）纖維表麵過量的殘留物幹擾破壞了前處理劑的體係與結果。 　　2、前處理劑（乳液）是如何破乳的？當紡織品浸漬於前處理劑時，乳液均勻地滲入纖維間隙，並飽含其中。隻有前處理劑破乳後才能從分散相向連續相轉化。纖維表麵帶弱酸性（PH值低於7）或者帶有正電荷，將有利於破乳。但破乳的主要條件是幹燥脫水過程。當前處理劑徹底幹燥時，其體積縮小十倍。這是一個強製破乳的過程。 　　3、如何控製前處理劑的量？前處理劑和纖維表麵一定存在著一個量的關係。過多不浪費， 　　而且多餘的聚合物將充填於纖維間隙，使部分纖維粘連，影響手感；（箱包用布、帳篷用布等除外。）用量不足則纖維表麵尚有空白區，不僅影響得色率，防止遷移和提高色牢度都難以保證。 　　生產中控製前處理劑和纖維間的量的方法隻有兩種：1、調節浸軋液的濃度即調節前處理劑的加水量；2、調節軋輥壓力為3~5Kg/cm2。 　　濕態的軋餘率和幹態的增重百分比是確定前處理劑量的簡單手段。 　　實踐證明全棉織物在同樣濃度的浸軋液中浸漬後，當軋輥壓力為3Kg/cm2時，軋餘率為61-67.2%；當軋輥壓力為4Kg/cm2時，軋餘率為46.5~50.0%；當軋輥壓力為5Kg/cm2時，軋餘率為42.0~43.1%。 　　當軋餘率大於60%時手感偏硬； 　　當軋餘率在45~50%時手感較好； 　　當軋餘率在45%以下時好。 　　在幹燥後（幹燥溫度160℃），其增重率（即棉織物吸收前處理劑的幹物重），低的為1.45%左右，中的1.80%左右，高的2.45%左右。轉移印花後的顏色鮮豔度、圖案、線條的清晰度無明顯差異。凡增重率小於1.50%者手感良好；增重率在1.80%左右手感較好；增重率等於或大於2.45%者手感偏硬。 　　問題三：幹燥是前處理劑簡單的脫水過程還是前處理劑的固定過程？ 　　幹燥過程並非簡單的脫水過程或簡單的破乳過程——由分散相轉化為連續相。此脫水過程中同時進行的是纖維上聚合物的交聯。由於前處理劑中交聯劑的作用，三維立體交聯過程不斷形成孔徑不同的格柵。估計格柵直徑在5~15納米間。這些格柵的形成為以後鎖住分散染料顆粒提供了物質基礎，是防止遷移和提高色牢度的微觀結構保證。幹燥過程是一個加速交聯的聚合物的成熟過程。如何在常溫下任其自交聯達到交聯終止需要20~22天。因此幹燥過程應認定為固定過程。應該階梯式升溫。烘道進口溫度約為110℃，出口溫度可到160℃，時間不少於40秒。然後存放12小時讓其繼續交聯，接著就可以進行傳統的轉移印花了。如果軋輥壓力不夠（即織物含水量很高），可采用100~110℃幹燥1~2分鍾，然後在160℃下固定。時間不少於40秒。 　　我們認為將前處理後的棉織物先分級幹燥固定，再在短波紫外燈或汞燈的適度照射下，將會加速交聯。（因為複合交聯劑中有光敏單體。） 　　問題四：如何篩選分散染料（色墨）？如何確定轉移印花的工藝條件？ 　　選分散染料應符合下列條件：a，不含偶氮結構； b，相近的升華溫度（發色溫度）； c，相近的顆粒大小。 　　2.移印花溫度和時間之間的關係大致如下： 　　183~190℃時，時間為18~20秒； 　　200~210℃時，是為10~15秒； 　　超過23秒有黃變可能。 　 　　問題五：遷移是如何發生的？ 　　很多聚合物（天然的和合成的）都能在轉移印花中很好地完成升華上色過程，但遷移現象很難防止。 究其根本原因是經過前處理的纖維表層聚合物對分散染料吸附力不夠，更主要的是沒有交聯而形成的格柵將染料顆粒封閉（即鎖住）。它的作用有點類似於分子篩。交聯或自交聯需要時間和能量，隻要“格柵群”已基本形成，遷移現象就因染料顆粒被格柵包裹而根本消除。 　　遷移可根據染料顆粒的運動方向而分為：a氣相遷移：即染料顆粒向空氣中遷移。當溫度高於50℃時，遷移速度加快。別人研製的前處理劑在70℃時烘箱中數小時後，染料幾乎全部氣相遷移。b纖維遷移：染料顆粒因為格柵的初步形成而阻止了氣相遷移，但因纖維上的“格柵群”尚不完整（交聯度不足）而發生的染料顆粒沿著纖維向背麵遷移。比如其具體表現為顆粒較小的黃色染料首先向背麵跑，造成複合色中鮮亮的橘紅色逐漸變成紅色；黃棕色變為深棕色。 　　問題三：幹燥是前處理劑簡單的脫水過程還是前處理劑的固定過程？ 　　幹燥過程並非簡單的脫水過程或簡單的破乳過程——由分散相轉化為連續相。此脫水過程中同時進行的是纖維上聚合物的交聯。由於前處理劑中交聯劑的作用，三維立體交聯過程不斷形成孔徑不同的格柵。 　　估計格柵直徑在5~15納米間。這些格柵的形成為以後鎖住分散染料顆粒提供了物質基礎，是防止遷移和提高色牢度的微觀結構保證。 　　幹燥過程是一個加速交聯的聚合物的成熟過程。如何在常溫下任其自交聯達到交聯終止需要20~22天。因此幹燥過程應認定為固定過程。應該階梯式升溫。烘道進口溫度約為110℃，出口溫度可到160℃，時間不少於40秒。然後存放12小時讓其繼續交聯，接著就可以進行傳統的轉移印花了。如果軋輥壓力不夠（即織物含水量很高），可采用100~110℃幹燥1~2分鍾，然後在160℃下固定。時間不少於40秒。 　　我們認為將前處理後的棉織物先分級幹燥固定，再在短波紫外燈或汞燈的適度照射下，將會加速交聯。（因為複合交聯劑中有光敏單體。） 　　問題四：如何篩選分散染料（色墨）？如何確定轉移印花的工藝條件？ 　　選分散染料應符合下列條件：a，不含偶氮結構；b，相近的升華溫度（發色溫度）； c，相近的顆粒大小。 　　2.移印花溫度和時間之間的關係大致如下： 　　183~190℃時，時間為18~20秒； 　　200~210℃時，是為10~15秒； 　　超過23秒有黃變可能。 　　問題五：遷移是如何發生的？ 　　很多聚合物（天然的和合成的）都能在轉移印花中很好地完成升華上色過程，但遷移現象很難防止。究其根本原因是經過前處理的纖維表層聚合物對分散染料吸附力不夠，更主要的是沒有交聯而形成的格柵將染料顆粒封閉（即鎖住）。它的作用有點類似於分子篩。交聯或自交聯需要時間和能量，隻要“格柵群”已基本形成，遷移現象就因染料顆粒被格柵包裹而根本消除。 　　遷移可根據染料顆粒的運動方向而分為：a氣相遷移：即染料顆粒向空氣中遷移。當溫度高於50℃時，遷移速度加快。別人研製的前處理劑在70℃時烘箱中數小時後，染料幾乎全部氣相遷移。b纖維遷移：染料顆粒因為格柵的初步形成而阻止了氣相遷移，但因纖維上的“格柵群”尚不完整（交聯度不足）而發生的染料顆粒沿著纖維向背麵遷移。比如其具體表現為顆粒較小的黃色染料首先向背麵跑，造成複合色中鮮亮的橘紅色逐漸變成紅色；黃棕色變為深棕色。AADBGRTHRTH