紡織品綠色染整加工技術

由于在染整生產加工過程中,大量使用了對環境有影響和妨礙人体健康的染化料助劑,其生物降解性差,毒性大,游离甲醛含量高,重金屬离子的含量超標。這些助劑,以气体、液体、固体的形態排放而污染環境,危害人類的健康,所以,綠色染整是人們對環保的重要性有了充分認識以后,對染整加工技術提出來的一個努力方向与最終目標。所謂綠色印染生產,即染整工藝對生態環境無公害,包括排出廢棄物對人類生存環境無害,工藝操作環境對勞動者無害,以及成品給人們使用無害,這种工藝又可稱之為清洁性無害生產工藝。

目前國內外關于綠色染整加工技術的研究和開發浪潮高漲,一些具有前瞻性、創新性和實用性的新工藝被開發出來,极大地提高了印染業的環保水平。

1應用于染整加工技術的物理方法

在近二三十年里,等离子体技術、微波技術、電子束及輻射技術、超聲波技術、激光技術、電磁場技術等是染整行業的新型加工技術,對紡織品可進行“干”加工,在染整加工中的纖維改性、練漂前處理、染色、印花、后整理及水洗烘燥中得到應用,推動著這些方面的設備及加工技術的新發展和產品質量的提高。這些加工技術污染較少,無污水排放,具有很高的應用价值。近年來國內外已有相當多的研究,應用范圍也在不斷擴大。

1.1等离子体應用

等离子体技術在紡織上的應用始于50年代,我國從80年代開始對等离子体處理紡織品進行研究[2]。等离子体技術在紡織加工中的應用面十分泛,常用來提高纖維可紡性﹔改善羊毛防氈縮﹔提高纖維親水性﹔增加纖維表面粘結力﹔改進染色性能,提高染色深度﹔賦予纖維拒水拒油性能﹔提高天然纖維前處理效果(去油腊,脫膠等)﹔進行各种功能整理——防皺、阻燃、抗菌、抗靜電﹔通過表面處理,提高染料和整理劑對織物的固著率。等离子体處理采用干法加工,不用水和化學助劑,從而可以節能節水、減少廢水、減少污染,有利于生態環保。

1.2輻射能的應用

紫外線輻射在染整加工中的應用﹕紫外線是波長為100~400nm的電磁波。紫外線有在紡織染整上有廣泛的應用,用紫外線處理紡織品的优點是,一方面它具有很高的能量,能夠對紡織材料進行改性或加工,另一方面它不需在真空狀態,或不需引用專門的气体,只需在常壓空气中就能加工[3]。利用紫外線輻射來改善棉織物的染色性能,紫外線輻射改善羊毛的染色和印花性能,大大提高羊毛對染料的吸附和固著能力,紫外線輻射改善蚕絲的染色和印花性能,對蚕絲進行紫外線低溫染色試驗,發現可以顯著提高某些染料的上染率。

1.3激光輻射在染整加工中的應用

近年來激光在紡織染整加工中的應用也越來越受到重視。這包括切割材料、熱處理、測試檢驗以及在纖維材料改性、雕刻和染色印花設備控制等方面。

1.4超聲波在染整加工中的應用

近年來,超聲波在紡織行業中得到了廣泛的應用,并且其應用技術日益成熟,它可以改善退漿、煮練、漂白、染色、整理与洗滌等多种紡織加工工藝[4]。

2生物 對紡織品的處理

生物 應用于紡織工業始于1857年,最初是用麥芽提取物去除織物上的淀粉漿料。1900年,德國的Diaman公司應用退漿 進行退漿,它与老的酸退漿法相比,不但退漿效率高,而且對織物無損害[3]。 制劑作為一种生物制劑,無毒性,污水排放少,有利于生態環保,加工工藝也比較簡單,在印染工業上展示了良好的前景。

2.1生物 去除纖維上的雜質

果膠是原棉和麻纖維中的一种伴生物,除了果膠質外,還伴有其他一些天然雜質,這些伴生物在煮練時應該加以除去。棉和其他纖維素纖維的煮練通常是在鹼性介質中進行的,而且還要加入表面活性劑等助劑。利用果膠 來去除棉纖維中的果膠質,使纖維表面的纖維素大分子分解,同時果膠呈游离狀態,達到棉纖維表皮雜質去除的效果[5]。

亞麻、苧麻等麻纖維的前處理,傳統是先將纖維發酵,然后用鹼精練來去除其中的果膠質。對于亞麻,若用此法精練,則纖維容易互相纏結,從而難于進行紡織,目前脫膠常采用鹼液煮練,此法對纖維造成一定程度的損傷,且煮練殘液中含有較多的鹼,污水處理難度大,從環保角度考慮, 法及微生物法脫膠被認為是极有發展前途的。

2.2去除織物上的殘留物

退漿是織物練漂的重要過程,它不僅可以去除織物上的漿料,而且還可以去除棉纖維上大部分雜質,傳統的棉織物退漿采用氧化劑、酸等退漿劑。采用化學試劑來退漿時,退漿劑在与淀粉作用的同時,也會与纖維素發生作用,使纖維損傷,降低織物的強力,并且殘留液中含有大量的表面活性劑。由于 有高度的催化專一性,可以將淀粉催化水解變成可溶狀態,易于洗去,即達到高效的退漿目的,而又不會損傷纖維素纖維。 在漂白中的用途是去除過氧化氫,棉紡織品或其它纖維的紡織品經過氧化氫漂白后,部分紡織品要進行染色或印花。

如果殘留有過氧化氫,在染色和印花時會破坏染料或使染色不勻,或降低上染率。為了除盡殘留的過氧化氫,在漂白后用過氧化氫 處理紡織品,將殘留過氧化氫分解成水和氧而提高水洗效率,改善紡織品的染色性能[5]。

2.3改善織物的服用性能

織物表面的拋光整理﹕用纖維素 對纖維素纖維織物進行整理,減少織物表面茸毛、小球,提高織物的光洁性,即進行所謂拋光整理。毛羽的存在會使織物外觀顯得不光洁,染色織物的顏色不鮮艷,手感不滑爽。生化拋光主要用于棉、麻天然纖維以及容易起毛、起球的Tencel等人造纖維織物。此外,還用于去除因染色等加工產生的表面茸毛,使纖維和織物表面變得光洁。

牛仔布的水洗和石磨處理﹕近年來水洗褪色風格的織物或服裝大量流行。在這類加工中,最為重要的是牛仔布的洗滌和石磨加工。牛仔布通常是加工成服裝后,用冷水及熱水進行水洗,以后用次氯酸鈉漂白褪色。后來為了產生穿舊感,推出用金剛砂紙進行部分磨白洗滌整理,也有加石磨洗滌。它是將牛仔布服裝与浮石等磨料一起用轉鼓水洗机進行洗滌,不過使用浮石洗滌時,容易造成斷紗等損傷現象,浮石等碎石砂粒也會殘留于牛仔布服裝里面,甚至使洗滌設備出現問題。近年來,隨著 在紡織工業中的應用,開始不用浮石,而采用纖維素 來加工,以獲得石磨洗滌的效果。

羊毛紡織品的防氈縮﹕傳統防氈縮整理是用氧化或還原方法使纖維表面改性,或施以樹脂整理,或前兩种方法的結合使用。這些改性方法,例如氯化改性或樹脂整理,不僅會造成環境污染,而且羊毛紡織品手感也會變差。所以應用 來處理,達到防氈縮的目的很有吸引力。最初用 對羊毛處理的目標是改善羊毛織物的舒适性,減少粗毛紗的刺痛感,發現經 處理后的羊毛織物,大大減少了起球,外觀也明顯改善,手感特別柔軟。一些較粗的羊毛經 處理后可能變細,具有開司米的手感,并改善了它們的可紡性。

Tencel人絲織物的風格整理﹕Tencel類纖維在濕處理過程中由于物理摩擦容易產生原纖化,其原纖維較長,易相互纏結,伏在織物表面而影響外觀。通過生物 處理,可去除原纖茸毛,經干態下轉鼓處理,產生次級原纖化,這時的原纖与水洗濕處理所產生的初級原纖維不同,它是通過 對軸向最上部的纖維切斷,在其末端形成微原纖維。微原纖比較短,而且均勻,不會發生相互纏結,具有桃皮絨的效果,解決Tencel纖維難以解決的原纖化問題[6]。

棉纖維的超級柔軟整理﹕利用纖維素 對棉的水解作用使織物表面改性,控制減量率在3%~5%左右,就能得到絲一般的超級柔軟手感,獲得新的織物格。纖維索 同樣也可用于處理麻織物或粗麻紗,讓 作用于纖維或紗線表面伸出的羽毛,將其硬而直的尖端部分原纖化,使之柔軟,以改善粗硬麻制品的肌膚触感和穿著舒适感,亦可將粗麻紗變為毛羽少、條干均勻、可撓度高的細麻紗,尤适合于針織品,提高麻制品品位和質量。

3生態染色印花技術

染色印花是造成環境污染的重要一環,如何在染色過程中避免污染,改變傳統的染色印花方法,研發新型

生態染色技術是至關重要的一項措施。下面介紹一些新型的生態染色印花方法。

3.1新型染色工藝

超臨界二氧化碳染色﹕它是采用二氧化碳來代替以水為介質的染整加工技術,工藝中無需清洗,無需烘干,二氧化碳可循環再利用。該技術可避免大量廢水對環保帶來嚴重污染問題。保護了水資源,省去還原清洗和烘干工序,降低了能源消耗,染色過程無有害气体排放,殘余染料可循環使用,提高了染料利用率。此外,超臨界二氧化碳流体染色主要适用于非离子類的難溶性分散染料,對分散染料有很好的溶解能力,并且對疏水性的滌綸等合成纖維有很強的增塑作用,可以增加纖維中大分子鏈的活動能力和擴散自由体積,加快染料在纖維中的擴散,從而大大提高上染速率,有很好的透染和勻染效果[7]。

超聲波染色﹕超聲波應用于紡織染色是由Sokolov和Tumansky在1941年首先開始的,隨后Brauer又將該方法應用于纖維素織物的還原染料染色當中,以期降低染色時間。在相同條件下,超聲波染色可以顯著地縮短

染色時間,或者是在相同的染色條件下降低染液的染料濃度,還由于超聲染色可以不用或少用在常規染色中所使用的各种助劑,因此超聲染色還能明顯地改善染色廢液對環境的污染程度,以及降低藥品消耗等。

气相或升華染色﹕气相或升華染色不用水作為染色介質,它是在較高溫度或真空條件下使染料升華成气相,并吸附和擴散于纖維中,即發生上染過程。這种染色的染料轉移和上染机理与熱轉移印花類似,要求染料有較強的升華性,目前主要是一些非离子型的分散染料或易升華的顏料,染后不必水洗,有利于環境保護[7]。

微波遠紅外染色﹕利用微波加熱具有好的穿透性,不需要傳熱過程,可大大縮短染色時間,實現快速勻染,降低能耗,提高產品的競爭力。微波能技術适用于滌綸布、滌棉布、滌睛布等的染色。傳統的方法長達几小時,熱能損失多,工作環境惡劣。在微波的照射下,染液運動加劇,促進溶于水的染料分子在織物纖維中擴散而上染,因此染色時間短,一般為1~10min,比傳統的染色節約能源很多。染后的織物色牢度、色澤等各項指標均比傳統工藝有所提高。

綠色天然染料染色﹕天然染料是一种從植物物質和動物剩余物中提取的染料。包含一种或几种金屬鹽,可保証在日照和洗滌條件下理想的顏色牢度[8]。隨著合成染料中的部分品种受到禁用,人們對天然染料的興趣又重新增濃。主要原因是大多數天然染料与環境生態相溶性好,生物可降解,而且毒性較低。加上石油資源的消耗已顯示合成染料原料不足,也促進開發天然染料來補充合成染料[3]。

3.2新的印花工藝

光電成像印花﹕光電成像印花是將染料制成帶電荷或磁性的顆粒,然后在電場或磁場中,通過靜電或磁性吸引施加到紡織品上,再經過汽蒸或熱壓方式使染料吸附、擴散并固著在纖維中。這是一种不接触成像技術,無污染,不需分色制网和調漿,印制精密度高。在光電成像中,電子攝影机取代的普通照相机,磁盤取代了鹵化銀膠片。如果該系統与适當印刷机相連接,則可得到全色复制品或印染產品。

熱轉移印花﹕熱轉移印花,或稱干法轉移印花、升華法轉移印花。用于聚醋纖維、聚 氨織物,以及它們的混紡織物与交織物。染料熱擴散轉移技術是目前最有希望的成像技術之一,具有巨大的市場。其所用染料主要是升華性的分散染料、油溶性染料和鹼性染料。[8]

數碼噴墨印花﹕數碼噴墨印花是集電腦、网絡、數字和信息技術、精密机械加工和精細化工于一体的新技術群体。早在1991年ITMA國際紡机展上,荷蘭斯托克公司的數碼噴墨印花机首次亮相便引起了參觀者极大的興趣,經過十几年的努力,數碼噴墨印花工藝和設備已從實驗室逐步進人了工業化生產[10]。數碼噴墨印花是將含有色素的墨水在壓縮空气的驅動下,經由噴墨印花机的計算机分色處理噴嘴噴射到被染基材上,由計算机按設計要求控制形成花紋圖案,根据墨水系統的性能,經适當處理(如焙烘加工),使紡織品具有一定的牢度和鮮

艷度。數碼噴墨印花無廢棄的染化料產生﹔廢水減少到最低量,廢水處理費用也最少等优點。

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