绿色染整工艺

绿色染整工艺
------091308124张红平关键词：生态；前处理；染色；印花；后整理；能源
绿色染整加工已经成为我国纺织行业关注和急待解决的问题。

目前国内外关于绿色染整工艺的研究和开发浪潮高涨，一些具有前瞻性、创新性和实用性的新工艺被开发出来，极大的提高了印染业的环保水平。

本文对此进行简要介绍。

1生态前处理工艺
1．1冷轧堆前处理工艺
常规的前处理需要经过退浆、煮练、漂白和丝光等工序，工序长，耗能多，加工时间长。

采用高效前处理助剂，适当增加助剂的浓度。

采用高效设备加工，可以大大缩短处理时间，并能减少助剂和水的用量。

目前较为常用的是冷轧堆前处理工艺。

冷轧堆工艺是指在室温条件下将退浆煮练漂白合并成一道工艺的前处理工艺方法，它解决了常规煮练工艺中经常产生的折子、卷边、擦伤、纬斜等疵点。

在常温条件下，将碱和双氧水、稳定剂、精练剂等混合的处理浴对布进行浸轧，上卷，然后包裹密封在室温下堆置。

工艺流程短、设备少，结构简单、投资不大，室温能源消耗少。

采用此工艺可以节约三分之一以上的能源和时间，减少三分之二的污水量。

1．2生物酶前处理技术
生物酶是一种无毒、环境友好的生物催化剂。

生物酶用于染整加工业具有很多优越性：
(1)作为一种生物催化剂无毒无害；
(2)处理需要的条件(温度、pH值等)较温和；
(3)用量较少；
(4)反应后释放的酶可以进一步催化另一反应；
(5)处理产生的废水可以生物降解。

以生物酶取代烧碱进行前处理，可大幅度减低排出废水中的COD值，经实验结果表明，由19000mg ／L降到800mg／L，同时可减少10％的烧碱用量。

1．2．1生物酶退浆
生物酶应用于染整工业最早是从织物退浆开始的，目前仍然是去除织物上淀粉浆料的重要方法。

染整加工退浆的淀粉酶主要有α-淀粉酶、β-淀粉酶等，使用温度50～70℃，pH=6～7左右。

目前用于退浆的淀粉酶主要向高温高效方向发展。

高温淀粉酶不仅可以提高退浆效率，而且可以同时去除混合浆料中的PVA等化学浆料，简化工艺流程，减少污水排放。

1．2．2生物酶精练
棉织物精练的主要目的就是去除棉织物的天然杂质，为后续染色、印花、整理加工创造条件。

应用于生物酶精练的主要是果胶酶，脂肪酶和纤维素酶等。

果胶酶可以去除棉纤维表面的果胶物质，但是单纯使用果胶酶很难达到理想效果，在果胶酶精练中加入少量非离子表面活性剂，不但可以大大提高织物吸湿性，而且明显减小果胶酶的用量和处理时间。

在精练过程中施加适度的机
械搅拌以及选择相容性和协同效应好的生物酶混合使用，会提高酶的活性和精练效率。

生物酶精练大大降低了精练污水的毒性。

1．2．3过氧化氢酶漂白
将过氧化氢酶应用于棉织物的过氧化氢漂白不仅可以去除织物上残留的过氧化氢，而且可以直接染色，具有效率高，节能无污染的特点。

用过氧化氢酶去除织物上残留的双氧水，能增加织物的染色深度。

过氧化氢酶每min能分解五百万个双氧水分子，并且分解温度低，有利于节省能源。

过氧化氢酶去除残留双氧水的最佳工艺条件为：温度20℃，pH值6～8．酶用量4ml，处理
5min。

1.3超声波前处理技术
超声波是人耳听觉无法感知的振动波，通常把频率在2×104～2×108Hz的声波叫超声波。

超声波作为一种波动形式可以以横波在固体、液体、气体中传播，或者在液体、气体中以纵波形式传播。

超声波在前处理操作中的运用，其目的是从纤维表面去除天然和外来的污染物质，在这些过程中超声波的使用都会提高处理速度。

1．3．1超声波退浆与一般的淀粉上浆和退浆相比，使用降解淀粉上浆后再用超声波退浆可以节约许多能量。

使用超声波退浆，可以减轻纤维的降解，纺织物的白度与润湿性和传统退浆方法相同。

在退浆过程中，超声波空化作用引起的分散作用使大分子之间产生分离，促进浆料与纤维的粘着变松。

而超声波的乳化作用可以去除的浆料溶解性能提高，使其具有较好的退浆效果。

由于超声波的吸热效应可以使反应保持在一定的温度，为反应提供了能量从而节省了其他能量。

1.3．2超声波煮练
超声波在煮练工艺中的作用主要是源于空化作用引起的弥散作用、乳化作用、洗涤作用以及解聚等作用。

超声波空化作用是粘附在纤维上的污物表面张力降低，因此在各个表面上和低凹处起着清洁作用，同时空化作用使污物和油垢得以乳化，协助清除油垢和污物。

1.3．3超声波漂白 Safonov采用超声波对棉织物进行双氧水漂白，观察到漂白速度提高，漂白时间缩短，织物的白度也优于传统漂白法。

用超声波处理后的漂白棉织物对于直接染料、活性染料的上染率是很有效的。

超声波的空化作用可以使药剂与纤维充分接触，一方面超声波作用于纤维使纤维i8部的比表面积加大，从而增加了纤维吸附化学药剂的比表面积，提高反应速率；另一方面超声波的空化作用有助于破坏发色体系，从而起到消色的作用[4]。

超声波也可用于染色，利用超声波染色技术可以赋予织物较好的上染率、日晒牢度和洗涤牢度，并且能源消耗少。

1．4碱减量废水回收
2生态染料
2．1天然染料
随着合成染料中的部分品种受到禁用，人们对天然染料的兴趣又重新增浓。

主要原因是大多数天然染料与环境生态相溶性好，生物可降解，且毒性较低。

加上石油资源的消耗已显示合成染料原料不足，也促进开发天然染料来补充合成染料[7]。

天然染料一般无毒和低毒，主要来源是植物的叶花果实和根茎，容易生化降解，不会造成污染[7]。

还有的天然染料来自于动物和矿物。

现
在人们又发现细菌和真菌等微生物产生的色素也可作为天然染料来源。

英国研究人员指出：掌状革菌、粗毛纤孔菌等大型真菌都可以作为天然染料用于染色，主要用于聚酯纤维、聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维[8]。

2．2新型传统合成染料
传统合成染料中发展最快的要数活性染料和分散染料，特别是活性染料已是纤维素纤维纺织品应用最广的一类染料，大有取代还原、直接、硫化和不溶性偶氮染料的趋势。

2.3纳米生态染料
纳米生态染料开创了印染工艺新时代，纳米染料是指染料利用纳米技术制造，其产品粒子三维尺寸均小于100nm,而普通染料粒径小于175nm。

“纳米染料”有粘合剂成分，其生态含义是指染料本身、印染过程中及印染产品均符合生态要求。

其色牢度优良，工艺性能良好，对各种纤维无选择性。

3生态染色工艺
3．1超临界二氧化碳染色
当温度和压力超过二氧化碳的临界值(31.3℃，7．39MPa)后，二氧化碳就转变为超临界流体状态。

即使怎样加热它不会变成气体，不管如何加压，它也不会变成液体和固体，她可以和气体一样，均匀分布在整个容器中。

通过控制压力，可达到和液体一样的密度，它又有很强的渗透作用，对物质的溶解能力比气体大得多，甚至比液体还强。

染色的纤维包括涤纶、锦纶、醋酸纤维，也曾研究用于丙纶和芳纶的染色，最近又有人在研究用于羊毛和天然纤维的染色，其中最有前途的首推涤纶的染色。

超临界二氧化碳流体在纺织工业中的应用，除了染色之外，还可用于织物的前处理和后整理加工。

它具有以下优点：(1)上染速率快，10min内就可完成上染；(2)匀染、透染、重演性好；(3)染色过程短，大多数情况下不必还原清洗；(4)非水染色，染后不必烘干，无废水产生；(5)未上染的染料可重复使用，减少污染，提高利用率。

3．2低温染色工艺
3．2．1活性染料冷轧堆技术
活性染料冷轧堆是将织物浸轧染液后，于室温下打卷堆置，并不断缓慢转动，使染料均匀上染和固色，然后进行正常的水洗加工，去除水解染料等浮色。

冷轧堆染色的活性染料分子的活性基结构主要有二氯均三嗪、一氯均三嗪和乙烯砜等。

3．2．2分散染料增溶染色
染料上染纤维必须在水中有足够高的溶解度，还要较快扩散进入纤维，并和纤维结合固着，对难溶性的分散染料来说，分子中不含水溶性的离子基团，所以染色温度很高，也不易扩散进入亲水纤维和再固着在纤维内部。

(1)加快上染速率；(2)提高匀染、透染、重演性；(3)降低染色温度，羊毛可低温染色，涤纶不用载体也可在较低温度染色；(4)使难溶性分散染料可上染亲水性的羊毛、蚕丝纤维．因此有可能一浴法用分散染料染涤纶与锦纶、羊毛、蚕丝纤维的混纺织物；(5)扩大了染料的应用范围，有利于选用分散染料代用被禁用的酸性染料染羊毛和蚕丝纺织品。

3.3气相或升华染色
气相或升华染色不用水作为染色介质，它是在较高温度或真空条件下使染料升华成气相，并吸附和扩散于纤维中，即发生上染过程。

这种染色的染料转移和上染机理与热转移印花类似，要求染料有较强的升华性，目前主要是一些非离子型的分散染料或易升华的颜料，染后不必水洗，有利于环境保护。

3．4微波远红外染色
微波是一种波长极短的电磁波，当微波与物质分子相互作用，产生分子极化、取向、摩擦.吸收微波能产生加热效应。

微波加热是物体吸收微波后的自身发热，加热是从物体内部开始的，能做到从里到外同时加热。

利用微波加热具有好的穿透性，是体加热，不需要传热过程，可大大缩短染色时间，实现快速匀染，降低能耗，提高产品的竞争力。

微波能技术适用于涤纶布、涤棉布、涤腈布等的染色。

传统的方法长达几h，热能损失多，工作环境恶劣。

在微波的照射下，染液运动加剧，促进溶于水的染料分子在织物纤维中扩散而上染，因此染色时间短，一般为1～10min，比传统的染色节约能源很多。

染后的织物色牢度、色泽等各项指标均比传统工艺有所提高。

4生态印花工艺
4．1光电成像印花
光电成像印花是将染料制成带电荷或磁性的颗粒，然后在电场或磁场中，通过静电或磁性吸引施加到纺织品上，再经过汽蒸或热压方式使染料吸附、扩散并固着在纤维中。

这是一种近代不接触成像技术，无污染，不需分色制网和调浆，印制精密度高。

其印制过程如下：(1)给鼓状或连续带状的光导层表面上带上均匀的静电荷；(2)将均匀电荷的表面在透过图像或从图像上反射出来的光线中曝光，在印有图像处，光被阻或不反射而不能进入电荷层，但曝光部分的电荷被消除，因此在光导层上形成一个潜在的静电图像；(3)带相反电荷的有色(或发色)颗粒，被吸引到潜在的正图像上，图像在光导层表面显影；(4)显现出来的图像再通过静电吸收，用偏电流辊或其他方法转移到被印织物上；(5)使被印物上的图像固着；(6)清扫。

4．2数码印花
数码印花是将含有色素的墨水在压缩空气的驱动下，经由喷墨印花机的计算机分色处理喷嘴喷射到被染基材上，由计算机按设计要求控制形成花纹图案。

根据墨水系统的性能，经适当处理(如焙烘加工)，使纺织品具有一定的牢度和鲜艳度。

数码印花技术主要有以下几点：(1)理论上没有颜色和重复单元大小的限制；(2)生产效率高 (3)节约成本 (4)印花过程中无废料排放，无污染，能够满足消费者个性化需求。

4.3热转移印花
热转移印花或称干法转移印花、升华法转移印花。

用于聚酯纤维、聚酰氨织物，以及它们的混纺织物与交织物，或和低于35％的其他纤维的混纺织物与交织物的印花，还可用于二醋酯、表面未经皂化处理的三醋酯织物的印花。

用一种像纸一样的特制金属箔，先承印花纹图案，然后将花纹转移至织物上，在热转印后可重复使用，基本上无损耗。

以金属箔代替纸，可避免造纸和废纸再生造成的环境污染，还能降低15％以上的生产成本，具有十分良好的工业应用前景。

参考资料 [1]房宽峻．纺织品生态加工技术[M]．北京：中国纺织出版社．101～108． [2]陈真光，王萍，张洪英．冷轧堆漂染技术[J]．纺织导报．1997，(4)：26～28． [3]王菁，何小乐，
任仪．绿色技术与印染工业中的清洁生产[J]．实用技术，2003，(2)：47～49． [4]高云玲．超声波应用于纺织品前处理[J]．染整技术，2000，(4)：27~28． [5]邱凤鸣，许海育．碱减量废液中对苯二甲酸的回收[J]．染整技术，2003。