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1、2 0 0 9 “中国轻纺城”中国印染行业协会印花技术专业委员会年会暨绿色印花新技术、新产品交流会可持续发展的棉织物染整加工技术王济永中国纺织工程学会染整专业委员会全球工业化的高速发展带来了人类社会文明进步和生活水平的提高，但也同时在不断地消耗有限的自然资源和污染着自然环境。这种后果将导致自然资源日趋枯竭，自然环境日益恶化，威胁着人类和自然界其他生命的生存。为此，人们在工业生产中不断寻求各种方式，最大限度地控制不可再生资源的消耗，减少生产过程的废弃物排放。节能减排将成为今后生产和技术发展的主要目标，也是每个行业可持续发展的必然。据有关资料，近几年世界纤维加工量每年在7 1 0 0 万7 3 0
2、 0 万t 左右，其中，棉纤维加工量每年在2 5 0 0万2 6 0 0 万t 左右，约占全部纤维加工量的3 5 。而我国用棉量每年大约在1 1 0 0 万t 左右，约占世界用棉量的4 0 ，主要用于服装及家纺产品。因此，无论世界，还是我国对于棉织物的染整加工现状及今后的可持续发展问题一直高度关注。近年来，我国染整行业发展很快，产能增加，品种繁多，质量提高。据中国印染行业协会统计报告，即使受世界金融危机的影响，2 0 0 8 年规模以上印染企业印染布产量仍然达到4 9 4 亿m ，其中纯棉及棉混纺印染布占到6 0 以上。棉印染布不仅对在制品坯布质量要求高，染色工艺技术也要求精粹，设备状态要求良
3、好，现场管理要求严格。因此提高印染布的质量和增加品种是染色工序的重要课题。同时棉印染布相对也是高耗能、高污染产品。保持印染行业可持续性发展就必须首先研究棉织物可持续性的染整加工技术( 工艺技术和设备技术) ，在确保质量的前提下，选择降低能源消耗、减少环境污染的加工技术。而这些技术和设备必须符合：能最小限度地消耗不可再生的资源；加工技术对环境影响最小；废弃物最少、经处理对环境友好；符合循环经济回收再利用的原则。经过各国印染、印染机械、染料、助剂及相关行业工程技术人员的努力，目前行业同仁认可的已有涉及方法、染料、助剂及设备等2 8 项不同的工艺技术和设备可以降低5 0 的水、化学品和能耗，具有可持
4、续性。l 可持续发展的棉织物染整工艺技术1 1 生物酶技术生物酶是一种生物催化剂，能加快化学反应速度，具有高效、专一和反应条件温和的特征：可取代强酸、强碱等化学品；操作安全，易控制：它的化学本质是蛋白质，因而无毒，可生物降解，对环境友好。生物酶技术目前主要用于棉织物退浆、精练和过氧化氢漂白的前处理中，去除棉纤维上的天然杂质和纺织加工中的附加杂质；其次用于棉织物后整理，对织物纤维进行表面处理( 表1 ) 。2 0 0 9 “中目轻纺城”中国印染行n 协会印花技术专q k 蚕* 会年会暨姆也印花新技术、新产品窝藏e表I 染整各工序应用的生物酶加工工序应用酶的种类退装淀粉酶精练纤维素酶、果胶酶、蛋自
5、酶、月日肪酶等漂白葡萄糖氧化酶、过氧化氧酶染色后圭浮色漆酶牛仔布酶洗纤维素酶、漆酶抛光纤维素酶棉及其混纺织物采用生物酶处理技术可以太太提高退浆牢提高前处理织物品质，与传统的碱处理工艺相比，可节约大量助剂，减少能耗、水耗，据测算可使前处理成本降低2 左右。同时污水排放量比碱处理明显减少且污水中B O D C O D 比值也只有碱退浆的1 1 0 左右。生物酶前处理技术大大提高了污水的可生化性，降低了污水处理难度，做到污水稳定达标捧放。生物酶技术在棉织物染整加工中的应用发展很快，应用范围也不断扩大，很多工艺已经非常成熟，例如：酶退浆工艺，牛仔布酶洗返旧整理，过氧化氢酶去除双氧水等。现在又在精练、漂
6、白、染色后去浮色等领域快速发展。酶的品种虽多，目前用于染整技术的品种还是有限的，加工成车也有些偏高某些酶的使用条件( 温度、p H 值等) 也比较窄，以及棉纤维上杂质的多样性、复杂性等原因，在许多方面应用还不够成熟，还需要做大量的工作，这些工作需要染整与生物化学技术人员通力合作。1 2 冷染技术为解决棉织物前处理流程长、处理条件剧烈、能耗高、排污量大、工作环境差的问题印染技术人员经过长期摸索发明了冷轧堆加工技术。由于冷轧堆加工技术具有投资成本低，能耗、水耗少，柔性生产率高等众多优点，目前在棉织物染整加工中广泛应j l 于前处理、染色、印花及后整理。据报道，欧洲活性染料染色有I 3 是采用冷轧堆
7、染色工艺技术加工。近年我国能源成本增加以及染料品质改进、新品种面市印染厂采用冷轧堆染色工艺技术也越来越普遍( 图1 ) 。一辑圈1 狰轧堆染色工艺流程冷轧堆染色工艺技术和设备具有节能、高固色率、污永捧放量小等特点。其主要特点是：染液中同2 0 0 9 “中国轻纺城”中国印染行业协会印花技术专业委员会年会暨绿色印花新技术、新产品交流会时有一定比例的染料和碱剂，在室温条件下经过长时间的堆置，使染料在布面上吸附、扩散和固着3 个阶段同时缓慢进行作用，可以提高染料固色率达9 0 以上，因此可以节约染料约1 0 9 6 2 0 ；和连续染色的轧、烘、轧、蒸工艺技术相比，可节省水、电、汽等资源达2 0 6
8、 0 ；染液中电解质用量少，染料利用率高，排污量小，环境污染少；由于作用时间长，染料对织物的纤维渗透优良，可大大改善染色织物纤维的“环染”现象，特别是灯芯绒织物可以改善露底现象；冷轧堆染色工艺技术适应面广，可广泛适用于各种厚、薄型棉织物，也可用于毛巾或针织物等的染色。虽然冷轧堆工艺技术对使用者需要具有一定的管理和技术水平。但短短几年时间很多印染厂应用活性染料冷轧堆染色工艺技术已取得了很好的经验。活性染料的特点是染浴中盐量越高固着率越高，浴比越大固着率越低。冷轧堆染色工艺是各种工艺中浴比最小的，因此有利于高比例固着。最适用于此工艺的是乙烯砜型活性染料。冷轧堆染色法有长时间堆放法( 一浴轧堆法)
9、和短时间堆放法( 简称K K V 法) ，以短时间堆放法应用最广。具体做法是将染液与碱剂分别配置，浸轧时染液与碱剂按比例在料缸内混匀后注入轧槽进行轧染；也可将染液与碱剂以计量泵按比例注入轧槽进行轧染。这种方法既保证了染液的稳定性，又有适量的碱剂进行固着，因此堆置2 一- - 3 h 即能达到固着牢度，而延长堆置时间只会加大渗透度，不会影响色光。为使渗透、牢度和染料利用率都高，故大多采用堆置1 2 2 4 h 。一般工艺流程为坯布退煮漂一浸轧染液一打卷堆置一水洗皂煮一水洗烘干。该工艺中的碱剂可使用硅酸钠( 5 0 l n L 几) + 3 8 。B 6 烧碱( 2 0 3 5 l n L L )
10、 或3 8 。B 6 烧碱( I O 2 0 m L L ) + 盐( 3 8 9 L ) ，温度2 0 2 5 。目前接头印是影响产品质量的主要疵点，因此要使用二线或三线包缝机接头。染液一定用软水，洗水也最好用软水，因硅酸钠与硬水中的钙镁离子反应形成不溶物，易造成手感不良及浮色沾污。若水质不好可使用助剂进行软化。1 3 新型硫化染料染色技术硫化染料一般是由芳香胺类或酚类化合物与硫磺或多硫化钠混合加热制成。硫化染料成本低廉、使用方便、无致癌性，具有良好的水洗牢度和日晒牢度，曾是一类大众化的染料。但又由于它是一类不溶于水的染料，染色时，染料在硫化碱溶液中被还原成可溶性的隐色体钠盐，上染纤维后，经
11、过氧化成为不溶态固着在纤维上。染色中大量硫化碱的使用使染色后废水含硫量高，生物降解难，排放污染环境，传统的硫化染料已少有使用。但硫化染料的优势在于其价格低廉，不含偶氮基、重金属和可吸附的有机卤化物( A O X ) 。近年有研究证明：即使有些硫化染料是用致癌芳香胺做原料制成，但这些芳香胺经过硫化、缩合、闭环和氧化等复杂的化学反应以及后处理，一般情况下不会以游离状态存在于染料成品中，因此，硫化染料又重新受到重视。不过现在的硫化染料是将普通的硫化染料与还原性糖等含羰基化合物及烧碱反应，生成一种可以稳定存在的水溶性硫化染料隐色体，称之为新型硫化染料。使用新型硫化染料有代表性的工艺技术当属C l a
12、r i a n t( 科莱恩) 的P a d O X 轧氧工艺技术( 图2 ) 。3 2 0 0 9 “中国轻纺城”中周印染 T n 拂会印花挂术专q k 委员台年会妊镕色印花新挫术、新产目堂流会图2P a d o x 轧氧工艺该工艺技术简单可靠，适应面广且灵活度高，各批敬问具有很好的重现性；染槽染料，助剂用量低，与活性染料此可节省20 9 I 的染料、还原剂、碱以及7 0 的元明粉；染料具有很高的固色率，使得染色废水中的污染物的含量降到晟低，甚至无颜色残留；染后的残液可回收再用，回用率高达7 0 ：染料上染率高也大大降低了染后水洗的用水量约7 0 。由于新型硫化染料技术优势明显，既节水，又节
13、能，废水清洁度高，处理起来也比较简单，符合可持续发展的需要目前不仅应用于连续染色，而且在间歇染色中应用也越来越多，特男叮是棉织物染蓝、黑等一娄的深色。1 4 泡沫染色技术泡沫加工技术原本用于织物的后整理，用于染色是近几年的事情，首先用在牛仔布涂料加色上取得了很好的教果。活性染料和涂料的染色也在不断完善之中。与常规的浸轧法相比较泡沫染色更节能。泡沫染色技术的主要特点如下。( 1 ) 染液施加均匀。首先用泡沫发生器将染液泡沫化，然后通过施泡机的施加棒施加于织物表面。只要织物平整，施加于织物表面的染料就一定是均匀的( 图3 ) 。可是在浸轧法染色中，染色是否均匀和织物幅宽有很大关系。幅宽越宽，要作到
14、均匀上染困难就越大。泡沫染色与幅宽没有太大关系。在这一点上，其他染色方法显然都不能与之相比。图3 泡沫染色基本原理2 0 9 9 “中国轻纺城”中国印染行n 西会印花技术专n 委员会年会绿色印花新技术、新产品交流会( 2 ) 避免染料泳移。泡沫染色织物带液率报低，最高也不会超过4 0 ，所以在后续烘干过程中，由于烘干不均匀产生染料泳移的现象就不会发生，也就不会产生边巾色差。( 3 ) 染液浓度一致。泡沫染色不存前后色差的问题，整个染色过程中染液随机泡沫化，各种化学品的浓度始终不变。再加上精确的泡沫施加量的控制，使织物染色前后得色一致，颜色稳定比较容易做到。泡沫施加与化学品混合示意见图4 。图4
15、 泡抹施加与化学品混合( 4 ) 泡沫染色由于是把起泡后的染料溶液均匀地施加于织物表面后，再通过轧车挤压，可咀使染料在织物中很好潘透，因此，染色牢度和浸轧法一样，不存在问题。( 5 ) 可以实现污水的零排赦。泡沫染色中，残留的仅仅是少量的泡沫而且这些泡沫破泡以后得到的染液浓度与配方浓度完全一样，多数情况下可以回用，避免了常规浸轧法轧槽中剩余的染液必须放掉的问题。泡沫染色可阱显著地降低能耗提高生产效率，提高产品质量，促进新产品开发。节省染化料，降低生产成本，可以做到污水的零排放。15 植物染料染色技术人类在很久以前就开始使用天然染料，这是人类文明的标志。我国是应用天然染料最早的国家，据考证远在旧
16、石器时代的山顶洞人时期已经开始使用氧化铁作为红色颜料为装饰品着色。植物染料染色在春秋战国以前就开始应用，至明请两代染料植物的种植、制备工艺，印染技术等方面均到鼎盛时期。印染艺人通过大量的实践和不断摸索创造并积累了天然染料提取、染色、印花一套完整的技术。但随着现代工业革命的兴起，合成染料阱其丰富多彩的颜色、低廉的价格以及优良的色牢度得到广泛的应用。天然染料在迅速崛起的合成染料面前逐渐失去了昔日的辉煌，提取天然染料染色、印花的古老技术也被慢慢摈弃，几近绝迹。染料应用的历史长河缓缓流到今天，人们才逐渐注意到合成染料除色谱齐全、生产和印染工艺可工业化、标准化外，同时也导致了严重的环境污染、能源和资源不可逆转性消耗，卧及影响人类健康的2 0 0 9 “中国轻纺城”中国印染行业协会印花技术专业委员会年会暨绿色印花新技术、新产品交流会问题。逼迫人们又重新审视天然染料印染的问题，特别是天然植物染料染色的问题。天然植物染料是以植物为原料，从植物中萃取，具有再生性。植物染料原料受污染少，安全
