1.前言

　　近幾年，隨著各種各樣的再牛纖維不斷的研制和開發(fā)，諸如大豆纖維、竹纖維與一些天然纖維的混紡紗線，具有良好的透濕 性，舒適的服用性，制成的針織內衣和高檔面料，深受人們的青睞，在眾多的天然和再生纖維之中，粘膠及其粘／棉混紡纖維在市場上依然占有重要的地位，這類紡 織品具有手感柔軟、吸濕性好、尺寸穩(wěn)定性好、光澤好、強力高等特點。但粘膠纖維屬于再生纖維素纖維，其為皮芯層結構，在染整濕加工過程中強力較低，且不耐 強堿，要求工藝時問不宜過長。

　　同時，目前染整企業(yè)面臨能源緊張、環(huán)境污染和質量要求的不斷提高，這樣使染整工作者更加重視工藝改進和縮 短流程等方面的開發(fā)。本文主要對粘膠／棉混紡紗線的中深色染整工藝，進行節(jié)能工藝的可行性優(yōu)化實驗，結合粘膠／棉混紡紗線的特點，將前處理和活性染色以同 浴的方法進行，即文中所介紹和推廣的練染同浴法工藝(Scour Dye Applications)，經(jīng)過一系列的試驗，進行可行性探討，從而符合節(jié)能、降耗、減排的要求。

　　2.試驗部分

　　2.1材料及儀器

　　2.1.1規(guī)格品種

　　50／50粘膠／棉紗

　　2.1.2助劑

　　精練劑：三合一精練劑BLG(寶時)、精練劑H-900(南通永禹)、精練劑CWC(蘇州萊德)、高效精練劑Diadavin HLS 200%、練染同浴助劑Tanalev KDC(拓納)。

　　螯合劑：Acumer 6100(羅門哈斯)、Dekol SNS(巴斯夫)、Plexene UL、Levquest L-983(拓納)、Securon 540(科寧)。

　　染色代用堿A、B，皂洗劑NRC(寶時)、純堿、元明粉等。

　　2.1.3染料

　　我們選擇目前許多工廠常用的活性染料，如：永光染料的Everzol ED、萬得染料Megafix B型系列、日本化藥Kayacion ELE型、日本住友SumifixHF等活性染料。

　　2.1.4儀器

　　常溫振蕩染樣機(臺灣高鐵)、紅外線染樣機(臺灣瑞比)、標準牢度皂洗儀器、Y571B型耐摩擦色牢度儀、ZBD白度儀、測色配色儀(Datacolor SF600 PLUS—CT)。

　　2.2工藝流程及節(jié)能工藝設計

　　2.2.1常規(guī)工藝流程

　　胚紗準備——常規(guī)前處理——染色——染色后皂洗——柔軟處理

　　2.2.2關于節(jié)能工藝

　　目前在生產(chǎn)粘膠及其粘／棉紗線中深色的前處理中，多數(shù)一些工廠會采用常規(guī)的氧漂工藝，也有部分工廠采用酶精練或者預精練工藝的。常規(guī)工藝流程時間長，能源消耗比較大，因此選擇合適的節(jié)能工藝來進行生產(chǎn)。

　　節(jié)能工藝實驗方案一：一浴兩段法，胚紗準備——染色前預處理——染色——染色后皂洗——柔軟后整理

　　節(jié)能工藝實驗方案二：練染同浴法，胚紗準備——練染同浴——染色后皂洗——柔軟后整理

　　2.2.3練染同浴工藝

　　先根據(jù)胚紗的含雜和生產(chǎn)用水的含重金屬硬度來考慮，是否采用練染同浴法，選用染色代用堿和染色后高效皂洗工藝等，從而達到縮短前處理和染色的加工時間、減少能源消耗的節(jié)能日的。

　　2.3測試評定

　　2.3.1滲透性

　　將已前處理預精練過得半成品紗線烘干，然后將試樣品放置在水中，觀察纖維的沉降速度，并記錄時間(秒)。

　　2.3.2白度

　　將已前處理預精練過得半成品紗線烘干，在織機上織成小片，疊成四層，在ZBD白度儀上測試。

　　2.3.3染色牢度

　　皂洗牢度測試：采用耐洗色牢度IS0105-C03-1989標準

　　耐摩擦色牢度測試：采用GB3920-1997《紡織品耐摩擦色牢度實驗方法》標準。

　　3.工藝試驗結果與討論

　　3.1預精練工藝中精練劑的選擇

　　3.1.1精練劑的預精練性能比較

　 　我們設想中的預精練工藝和常規(guī)的練漂工藝的流程明顯縮短，這對選擇精練劑性能的要求提高了，我們要考慮選擇有效去除粘膠和棉／粘膠纖維上蠟質、潤滑劑等 雜質的精練劑，同時膨脹潤濕纖維表層的棉籽殼，保持纖維有一定的滲透性。再次，從清潔生產(chǎn)和節(jié)能工藝的角度來看，濕加工過程中產(chǎn)生的泡沫少，從而逐步考慮 是否可以練染同浴工藝或一段兩步法預處理和染色工藝。

　　我們選用粘膠／棉紗線(50／50)來進行試驗，前處理預精練的試驗工藝初步采用：(1)試驗浴比1：10；(2)預精練溫度85℃，保溫時問20分鐘，然后洗凈。通過試驗后，見表1、表2。

　　表1前處理預精練助劑選用對比試驗

　　表2前處理預精練助劑對比主要指標的結果

　　注：棉籽殼的存在情況的評價：棉籽殼少“+”棉籽殼中等“++”棉籽殼較多“+++，’處理液巾的起泡性評價：起泡低“+”起泡巾等“++”起泡較多“+++’

　 　通過試驗中，由表2得出，其中的2#、3#的去雜效果最好，從處理后的滲透性比較，以表面活性劑為主處理的6#、7#效果良好，但有起泡性較大。從預精 練的綜合效果依次來看：2#>3#>7#>4#>5#>6#>1#，其中2#、3#、7#的預精練工藝，基本符合濕 加工過程中產(chǎn)生的泡沫少、精練效果良好、少水洗的設想要求。

　　3.1.2不同預精練溫度的試驗比較

　　根據(jù)節(jié)能工藝的要 求，選擇的精練劑除了具有良好的去雜精練乳化功能之外，精練劑在不同溫度下的適應性尤為重要，在所選擇試驗的幾個精練劑中(如表2)，綜合性能指 標，Diadavin HLS和Tanalev KDC比較理想，岡此以這兩個精練劑分別選擇20℃、40℃、60℃的精練溫度進行試驗，見表3。

　　表3預精練不同溫度處理對精練效果的影響試驗

　　從表3可見，精練劑Diadavin HLS和Tanalev KDC的預精練工藝溫度在40-60℃時，其綜合效果比較良好。這樣在后續(xù)的預精練工藝的優(yōu)化實驗中，以預精練溫度為60℃進行實驗。

　　3.2預精練工藝中螯合分散劑的選擇

　　前處理預精練以及染色用水質的好壞會影響一些活性染料的染色性能，水中的重金屬離子的存在會使預處理中雜質沉積或反沾污，在染色過程中使深度下降，色光發(fā)生變化，顏色發(fā)暗等現(xiàn)象。為了選擇篩選適合的工藝，我們對螯合分散劑進行以下兩方面的試驗。

　　3.2.1螯合分散劑對Fe3+和Ca2+的螯合能力試驗

　　表4選擇的幾種分散螯合劑的性能一覽

　　選擇目前市場上部分螯合分散劑進行試驗，見表4。主要進行螯合分散劑在不同溫度下對Fe3+和Ca2+的螯合能力試驗(實驗方法：Modified Hampshire Test)，見表5。

　　表5部分螯合分散劑對Fe3+Ca2+螯合能力對比

　 　從試驗中見表5，可以看出選用的螯合分散劑對鐵離子、鈣離子的螯合能力隨著溫度的不斷升高，而有不同程度的減弱，其中螯合鐵離子的能力程度以 Levquest L-983>Acumer 6100>Securon 540>Dekol SNS、Plexene UL依次排列；螯合鈣離子的能力程度以Plexene UL>Acumer 6100>Securon 540>Levquest L-983>Dekol SNS依次排列。

　　3.2.2螯合分散劑對活性染料勻染性和鮮艷度的試驗

　　我們選用臺灣永光的1.0%活性紅3BS和1.0%活性黃3RS，對經(jīng)過前處理的1 00%粘膠紗線進行染色，并且采用蒸餾水和硬水(硬度300ppm鐵離子3ppm)進行對比試驗。

　　染色試驗工藝見圖1，其中加入元明粉40g／l、碳酸鈉20g／l，在染浴中分別加入1.0g／l、1.5g／l、2.0g／l螯合分散劑，并與不加螯合分散劑的染色結果進行比較，采用Datacolor測色配色儀得出K／S值，來評價其勻染性及鮮艷度，見表6。

　　圖1粘／棉混紡紗用60℃活性染料常規(guī)染色工藝圖

　　圖2粘／棉混紡紗用85℃活性染料常規(guī)染色工藝圖

　　表6螯合分散劑對活性染料的染色性能比較

　　注：染色性能情況的評價：好“+++”較好“++”一般“+”

　 　由表6得出，用硬水進行染色的情況下，加入不同的螯合分散劑，其中Plexene UL最好，其次為Acumer 6100，它們對提高染色的深度和鮮艷度效果比較明顯，接近或達到用蒸餾水進行染色的水平；Securon 540、Dekol SNS、Levquest L一983也有作用，但對染色色光有不同程度的變化，均有色淺的效果。

　　3.3預精練工藝的優(yōu)化對比

　 　由上述3.1和3.2的各項試驗中，可以看出，節(jié)能工藝的預精練效果的好壞，直接影響后續(xù)的染色質量，通常生產(chǎn)用水的硬度以及被加工纖維上含雜的程度， 也涉及到節(jié)能工藝的可行性和可靠性。通過優(yōu)選出的精練劑Diadavin HLS、Tanalev KDC和螯合分散劑Plexene UL、Acumer 6100來進行預精練工藝優(yōu)化試驗對比，見表7。

　　表7粘膠／棉(50／50)混紡纖維預精練工藝優(yōu)化試驗對比

　　注：°GH為德圍硬度，相當于1 8PPM

　　試樣用紗硬度按照取紗后，存純水中50℃預煮10分鐘測試。

　　半制品質量綜合評價：好“++++''【干1等“+++”一般“++”

　 　從表7得出，在2#、3#、5#、6#試驗巾，分別加入適當?shù)尿戏稚?jīng)過處理后，對于降低試樣用水利胚紗的重金屬離子和堿土離子有明顯的改善作 用，其中24和54最好。因此以HLS+UL和KDC+UL組合進行的預精練工藝比較適合練染同浴法工藝(Scour Dye Applications)。

　　3.3染色工藝的選擇試驗

　　3.3.1染料的選用

　　目前在大多數(shù)的染整 廠以使用一氯均三嗪和乙烯砜為活性基團的雙活性基染料比較廣泛，它對工藝的敏感性小，在染色環(huán)境巾的穩(wěn)定和適應性比較好，固色率高(一般可達82%以上) 各項染色牢度好。針對粘膠纖維的本身特性，它在濕狀態(tài)中，能夠充分膨脹，纖維的橫截面可以增加50%左右，對染料的吸附力高于纖維素纖維。為了配合粘膠及 其棉混紡紗線深色染色工藝，選擇市場上的一些活性染料進行試驗，見表8。

　　表8幾種活性染料對粘膠／棉纖維(50／50)的各項染色牢度

　　注：染色工藝按照圖1或圖2

　 　染色后皂洗工藝：皂洗劑2g／l，浴比1：20，溫度85-95℃，時問20分鐘從上述選擇的活性染料進行各項牢度試驗來看，ELE型、HF型和B型染 料均是以共價鍵的形式與纖維結合，按照常規(guī)加鹽加堿的方法，充分皂洗去除浮色，各項牢度指標都能達到3級以上，其中ELE型和B—EXF型活性染料最為理 想。

　　3.3.2元明粉用量對深色染色的適應性試驗

　　選擇ELE型和B型中的幾只染料進行試驗，考慮到棉和粘膠纖維混紡 紗線在染色時同色性問題，其中以選擇元明粉作染粘膠纖維的促染劑，染料濃度按4%和6%兩個檔次，以不同的元明粉用量來比較其對得色量(K／S值)的影 響，并且觀察兩種纖維的的染色同色性。試驗工藝以選擇升溫法、添加適量勻染劑等來進行，見表9。

　　由表9中可以發(fā)現(xiàn)，粘膠／棉混紡纖維在 活性染料染中深色的過程中，元明粉用量會影響兩種纖維的上染率，同時棉纖維部分的上染率要高于粘膠纖維部分，其中ELE型(85℃染料)和B型(60℃染 料)兩種活性染料，對元明粉用量大小的依存性比較小，上染率穩(wěn)定，當染料用量4%左右時，元明粉用量在50g／l左右；當染料用量6%左右時，元明粉用量 在60g／l左右。這樣有助于改善兩種纖維的同色性和上染深度。

　　表9不同的元明粉用量對粘膠／棉(50／50)混紡纖維染色K／S值的影響

　　3.3.3代用堿和純堿工藝對深色染色的適用性試驗

　 　按照在活性染色工藝中，特別在染深色時，加堿必須分批次從慢到快緩慢加入，使生產(chǎn)操作帶來不便和工藝時間比較長。根據(jù)有關報道，在活性染色過程中選擇染 色代用堿，可以符合節(jié)能工藝和縮短工藝時間的要求，由山東寶時和拓納化學提供的染色代用堿，均屬于一種特殊有機復合堿劑，有較強的堿性和相當?shù)腜H緩沖能 力，因此將染色代用堿與純堿來對比試驗，主要觀察代用堿在染浴中PH的變化、上染率(K／S值)以及染色牢度等性能的變化，見表10。

　　表10代用堿和純堿工藝對粘膠／棉(50／50)混紡纖維染色的性能對比(顏色：深咖啡)

　　注：染色質量綜合評價：好“++++”中等“+++”一般“++”

　 　由表10中，首先使用代用堿工藝染液的PH的變化情況，基本和傳統(tǒng)的碳酸鈉差不多，隨著固色時間的增加，兩種不同的堿劑的PH值都有所下降，染色時的 PH值大小對棉和粘膠纖維混紡紗線的染色同色性有一定的影響，從結果得出：2#、7#、8#的得色量最好，而且兩種纖維的同色性比較一致。

　 　其次觀察兩種不同堿劑工藝的上染變化情況，實驗得出，代用堿A、B的用量為碳酸鈉1／6和1／7左右時，染色的上染率和碳酸鈉固色工藝結果稍微有變化， 特別在代用堿的用量為碳酸鈉用量比例在1／6時基本接近，但是從3≠f至6≠}結果中發(fā)現(xiàn)，使用相同用鼉的代用堿劑時，適當增加元明粉的用最可以使上染率 得到改善。綜合各項染色性能來看：7#8#的代用堿固色工藝的效果良好。

　　4.大樣試驗和經(jīng)濟效益

　　經(jīng)過上述的工藝試驗結果，為了進一步確定節(jié)能工藝的可行性，優(yōu)化和完善工藝條件和配套染化料的選擇，在現(xiàn)場進行生產(chǎn)實踐的試驗對比，從而來評價綜合質量、經(jīng)濟效益等方面的情況。

　　4.1節(jié)能工藝的工序流程

　　以下圖3、圖4為兩種粘／棉混紡紗用染整節(jié)能工藝。

　　圖3粘／棉混紡紗用染整節(jié)能工藝一流程圖

　　圖4粘／棉混紡紗用染整節(jié)能工藝二流程圖

　　4.2染后皂洗的簡化工藝和經(jīng)濟效益

　 　人樣生產(chǎn)中，選擇皂洗劑NRC(寶時)進行染色后皂洗工藝，有效中和去除染色物上的堿度，加快水解染料從染色物泳移到浴中。其雙重功效除可省去用酸中和 工序外，更可減少水洗過程，因而達到“節(jié)省清洗用水量”、“縮短清洗時問，減少排污量”從而可“降低成本”及“提高效率”。NRC與常規(guī)皂洗劑的各項功能 對比結果見表11。

　　表11中和型皂洗劑NRC與常規(guī)皂洗劑的功效和經(jīng)濟效益對比

　　通過生產(chǎn)實踐，采用新型的皂洗劑NRC，即可以省去一道酸中和工序，約20分鐘左右的時問，每噸紗加工生產(chǎn)還能節(jié)省綜合成本約22元。

　　4.3優(yōu)化大樣工藝和經(jīng)濟效益的比較

　　大樣優(yōu)化工藝對比具體采用以下三個方法：1#工藝(預精練+活性染色純堿法+NRC皂洗法)；2#工藝(預精練+活性染色代用堿法+NRC皂洗法)；3#工藝(練染同浴活性染色代用堿法+NRC皂洗法)，優(yōu)化結果見表12。

　　表12粘膠／棉(50／50)混紡纖維染整節(jié)能工藝試驗綜合對比(顏色：深咖啡色)

　　注：染色質量綜合評價：好“++++”中等“+++”一般“++”

　　染色勻染性：好“++++”中等“+++，’一般“++”

　　現(xiàn)場試樣染色設備：常溫噴射染紗機，試樣浴比1：12

　　從大樣結果可以看出，1#2#3#工藝，基本上符合了各項染色性能以及有關的染色牢度。它們之間的共同處在于，縮短和簡化了前處理工藝，優(yōu)化了染色工序，綜合上減短了整個加工時間，其中3#的練染同浴工藝更為顯著。其經(jīng)濟效益對比結果見表13。

   表13粘／棉混紡紗用染整節(jié)能工藝的綜合經(jīng)濟效益對比

　　注：(1)經(jīng)濟效益的核算中，生產(chǎn)用水按每噸2元計算：生產(chǎn)用電按每度0.6元計算；生產(chǎn)用蒸汽按每噸150元計算。(2)綜合節(jié)省成本的按同“堿精練+活性染色純堿法”工藝為比較。(3)綜合節(jié)省成本中未包含排污成本和用工成本等費用。

　　5.結論

　　(1)通過試驗，選擇對精練劑、螯合分散劑、活性染色代用堿等節(jié)能工藝的配套助劑，進行一系列的對比試驗，其中針對粘膠／棉混紡紗線的特點，優(yōu)化后得出預精練+活性染色代用堿法工藝和練染同浴活性染色代用堿法工藝。

　 　(2)由于在設計和改進節(jié)能工藝或者短流程染整工藝過程中，認為選擇適當?shù)尿戏稚┯葹橹匾?，無論采用預精練或練染同浴工藝，防止?jié)裉幚磉^程中的重金 屬以及纖維上的堿土離子的存在，防止再次沾污等現(xiàn)象，以致于影響染色質量，使用螯合分散劑Plexene UL和Acumer 6100比較理想。

　　(3)練染同浴法工藝(Scour Dye Applications)從縮短加工時間，降低能源消耗，減少污水排放等方面考慮，各項效果非常明顯，該工藝的研究和應用具有相當?shù)陌l(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　(4)在優(yōu)化粘膠／棉染整節(jié)能工藝的同時，考慮到活性染料對兩種纖維的同色性影響，ELE型、HF型和B型等染料均以共價鍵的形式與纖維結合，兩種纖維的染色重現(xiàn)性良好，各項牢度指標都能達到3級以上。

　　(5)生產(chǎn)實踐表明，經(jīng)過合理組合和優(yōu)化工藝，所獲得粘膠／棉混紡紗線的中深色染整節(jié)能工藝，從經(jīng)濟效益方面來看，綜合節(jié)省加工成本比較顯著，基本符合實際生產(chǎn)應用。目前還將進一步在棉／莫代爾、棉／大豆等混紡纖維方面改進和完善節(jié)能工藝。