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(nèi)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(chǎng)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(qiáng)力高等特點(diǎn)。但粘膠纖維屬于再生纖維素纖維，其為皮芯層結(jié)構(gòu)，在染整濕加工過程中強(qiáng)力較低，且不耐強(qiáng)堿，要求工藝時(shí)問不宜過長(zhǎng)。

　 　同時(shí)，目前染整企業(yè)面臨能源緊張、環(huán)境污染和質(zhì)量要求的不斷提高，這樣使染整工作者更加重視工藝改進(jìn)和縮短流程等方面的開發(fā)。本文主要對(duì)粘膠／棉混紡紗 線的中深色染整工藝，進(jìn)行節(jié)能工藝的可行性優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，結(jié)合粘膠／棉混紡紗線的特點(diǎn)，將前處理和活性染色以同浴的方法進(jìn)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(yàn)，進(jìn)行可行性探討，從而符合節(jié)能、降耗、減排的要求。

　　2.試驗(yàn)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(shí))、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(shí))、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(jī)(臺(tái)灣高鐵)、紅外線染樣機(jī)(臺(tái)灣瑞比)、標(biāo)準(zhǔn)牢度皂洗儀器、Y571B型耐摩擦色牢度儀、ZBD白度儀、測(cè)色配色儀(Datacolor SF600 PLUS—CT)。

　　2.2工藝流程及節(jié)能工藝設(shè)計(jì)

　　2.2.1常規(guī)工藝流程

　　胚紗準(zhǔn)備——常規(guī)前處理——染色——染色后皂洗——柔軟處理

　　2.2.2關(guān)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(huì)采用常規(guī)的氧漂工藝，也有部分工廠采用酶精練或者預(yù)精練工藝的。常規(guī)工藝流程時(shí)間長(zhǎng)，能源消耗比較大，因此選擇合適的節(jié)能工藝來進(jìn)行生產(chǎn)。

　　節(jié)能工藝實(shí)驗(yàn)方案一：一浴兩段法，胚紗準(zhǔn)備——染色前預(yù)處理——染色——染色后皂洗——柔軟后整理

　　節(jié)能工藝實(shí)驗(yàn)方案二：練染同浴法，胚紗準(zhǔn)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(dá)到縮短前處理和染色的加工時(shí)間、減少能源消耗的節(jié)能日的。

　　2.3測(cè)試評(píng)定

　　2.3.1滲透性

　　將已前處理預(yù)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(shí)間(秒)。

　　2.3.2白度

　　將已前處理預(yù)精練過得半成品紗線烘干，在織機(jī)上織成小片，疊成四層，在ZBD白度儀上測(cè)試。

　　2.3.3染色牢度

　　皂洗牢度測(cè)試：采用耐洗色牢度IS0105-C03-1989標(biāo)準(zhǔn)

　　耐摩擦色牢度測(cè)試：采用GB3920-1997《紡織品耐摩擦色牢度實(shí)驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)。

　　3.工藝試驗(yàn)結(jié)果與討論

　　3.1預(yù)精練工藝中精練劑的選擇

　　3.1.1精練劑的預(yù)精練性能比較

　 　我們?cè)O(shè)想中的預(yù)精練工藝和常規(guī)的練漂工藝的流程明顯縮短，這對(duì)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(zhì)、潤(rùn)滑劑等 雜質(zhì)的精練劑，同時(shí)膨脹潤(rùn)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(yù)處理和染色工藝。

　　我們選用粘膠／棉紗線(50／50)來進(jìn)行試驗(yàn)，前處理預(yù)精練的試驗(yàn)工藝初步采用：(1)試驗(yàn)浴比1：10；(2)預(yù)精練溫度85℃，保溫時(shí)問20分鐘，然后洗凈。通過試驗(yàn)后，見表1、表2。

　　表1前處理預(yù)精練助劑選用對(duì)比試驗(yàn)

　　表2前處理預(yù)精練助劑對(duì)比主要指標(biāo)的結(jié)果

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

　 　通過試驗(yàn)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(yù)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(yù)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(shè)想要求。

　　3.1.2不同預(yù)精練溫度的試驗(yàn)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(yīng)性尤為重要，在所選擇試驗(yàn)的幾個(gè)精練劑中(如表2)，綜合性能指 標(biāo)，Diadavin HLS和Tanalev KDC比較理想，岡此以這兩個(gè)精練劑分別選擇20℃、40℃、60℃的精練溫度進(jìn)行試驗(yàn)，見表3。

　　表3預(yù)精練不同溫度處理對(duì)精練效果的影響試驗(yàn)

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

　　3.2預(yù)精練工藝中螯合分散劑的選擇

　　前處理預(yù)精練以及染色用水質(zhì)的好壞會(huì)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(huì)使預(yù)處理中雜質(zhì)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(duì)螯合分散劑進(jìn)行以下兩方面的試驗(yàn)。

　　3.2.1螯合分散劑對(duì)Fe3+和Ca2+的螯合能力試驗(yàn)

　　表4選擇的幾種分散螯合劑的性能一覽

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

　　表5部分螯合分散劑對(duì)Fe3+Ca2+螯合能力對(duì)比

　 　從試驗(yàn)中見表5，可以看出選用的螯合分散劑對(duì)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(duì)活性染料勻染性和鮮艷度的試驗(yàn)

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

　　染色試驗(yàn)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(jié)果進(jìn)行比較，采用Datacolor測(cè)色配色儀得出K／S值，來評(píng)價(jià)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(duì)活性染料的染色性能比較

　　注：染色性能情況的評(píng)價(jià)：好“+++”較好“++”一般“+”

　 　由表6得出，用硬水進(jìn)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(duì)提高染色的深度和鮮艷度效果比較明顯，接近或達(dá)到用蒸餾水進(jìn)行染色的水平；Securon 540、Dekol SNS、Levquest L一983也有作用，但對(duì)染色色光有不同程度的變化，均有色淺的效果。

　　3.3預(yù)精練工藝的優(yōu)化對(duì)比

　 　由上述3.1和3.2的各項(xiàng)試驗(yàn)中，可以看出，節(jié)能工藝的預(yù)精練效果的好壞，直接影響后續(xù)的染色質(zhì)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(jìn)行預(yù)精練工藝優(yōu)化試驗(yàn)對(duì)比，見表7。

　　表7粘膠／棉(50／50)混紡纖維預(yù)精練工藝優(yōu)化試驗(yàn)對(duì)比

　　注：°GH為德圍硬度，相當(dāng)于1 8PPM

　　試樣用紗硬度按照取紗后，存純水中50℃預(yù)煮10分鐘測(cè)試。

　　半制品質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)：好“++++''【干1等“+++”一般“++”

　 　從表7得出，在2#、3#、5#、6#試驗(yàn)巾，分別加入適當(dāng)?shù)尿戏稚?，?jīng)過處理后，對(duì)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(jìn)行的預(yù)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(yàn)

　　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(tuán)的雙活性基染料比較廣泛，它對(duì)工藝的敏感性小，在染色環(huán)境巾的穩(wěn)定和適應(yīng)性比較好，固色率高(一般可達(dá)82%以上) 各項(xiàng)染色牢度好。針對(duì)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(duì)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(chǎng)上的一些活性染料進(jìn)行試驗(yàn)，見表8。

　　表8幾種活性染料對(duì)粘膠／棉纖維(50／50)的各項(xiàng)染色牢度

　　注：染色工藝按照?qǐng)D1或圖2

　 　染色后皂洗工藝：皂洗劑2g／l，浴比1：20，溫度85-95℃，時(shí)問20分鐘從上述選擇的活性染料進(jìn)行各項(xiàng)牢度試驗(yàn)來看，ELE型、HF型和B型染 料均是以共價(jià)鍵的形式與纖維結(jié)合，按照常規(guī)加鹽加堿的方法，充分皂洗去除浮色，各項(xiàng)牢度指標(biāo)都能達(dá)到3級(jí)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(duì)深色染色的適應(yīng)性試驗(yàn)

　　選擇ELE型和B型中的幾只染料進(jìn)行試驗(yàn)，考慮到棉和粘膠纖維混紡 紗線在染色時(shí)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(gè)檔次，以不同的元明粉用量來比較其對(duì)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(yàn)工藝以選擇升溫法、添加適量勻染劑等來進(jìn)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(huì)影響兩種纖維的上染率，同時(shí)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(duì)元明粉用量大小的依存性比較小，上染率穩(wěn)定，當(dāng)染料用量4%左右時(shí)，元明粉用量在50g／l左右；當(dāng)染料用量6%左右時(shí)，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(duì)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(duì)深色染色的適用性試驗(yàn)

　 　按照在活性染色工藝中，特別在染深色時(shí)，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(shí)間比較長(zhǎng)。根據(jù)有關(guān)報(bào)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(shí)間的要求，由山東寶時(shí)和拓納化學(xué)提供的染色代用堿，均屬于一種特殊有機(jī)復(fù)合堿劑，有較強(qiáng)的堿性和相當(dāng)?shù)腜H緩沖能 力，因此將染色代用堿與純堿來對(duì)比試驗(yàn)，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(duì)粘膠／棉(50／50)混紡纖維染色的性能對(duì)比(顏色：深咖啡)

　　注：染色質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)：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(shí)間的增加，兩種不同的堿劑的PH值都有所下降，染色時(shí)的 PH值大小對(duì)棉和粘膠纖維混紡紗線的染色同色性有一定的影響，從結(jié)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(shí)驗(yàn)得出，代用堿A、B的用量為碳酸鈉1／6和1／7左右時(shí)，染色的上染率和碳酸鈉固色工藝結(jié)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(shí)基本接近，但是從3≠f至6≠}結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，使用相同用鼉的代用堿劑時(shí)，適當(dāng)增加元明粉的用最可以使上染率 得到改善。綜合各項(xiàng)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(yàn)和經(jīng)濟(jì)效益

　　經(jīng)過上述的工藝試驗(yàn)結(jié)果，為了進(jìn)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(chǎng)進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐的試驗(yàn)對(duì)比，從而來評(píng)價(jià)綜合質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)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(jiǎn)化工藝和經(jīng)濟(jì)效益

　 　人樣生產(chǎn)中，選擇皂洗劑NRC(寶時(shí))進(jìn)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(dá)到“節(jié)省清洗用水量”、“縮短清洗時(shí)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(xiàng)功能 對(duì)比結(jié)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(jì)效益對(duì)比

　　通過生產(chǎn)實(shí)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(shí)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(jì)效益的比較

　　大樣優(yōu)化工藝對(duì)比具體采用以下三個(gè)方法：1#工藝(預(yù)精練+活性染色純堿法+NRC皂洗法)；2#工藝(預(yù)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(jié)果見表12。

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

　　注：染色質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)：好“++++”中等“+++”一般“++”

　　染色勻染性：好“++++”中等“+++，’一般“++”

　　現(xiàn)場(chǎng)試樣染色設(shè)備：常溫噴射染紗機(jī)，試樣浴比1：12

　　從大樣結(jié)果可以看出，1#2#3#工藝，基本上符合了各項(xiàng)染色性能以及有關(guān)的染色牢度。它們之間的共同處在于，縮短和簡(jiǎn)化了前處理工藝，優(yōu)化了染色工序，綜合上減短了整個(gè)加工時(shí)間，其中3#的練染同浴工藝更為顯著。其經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比結(jié)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(jì)效益對(duì)比

　　注：(1)經(jīng)濟(jì)效益的核算中，生產(chǎn)用水按每噸2元計(jì)算：生產(chǎn)用電按每度0.6元計(jì)算；生產(chǎn)用蒸汽按每噸150元計(jì)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(fèi)用。

　　5.結(jié)論

　　(1)通過試驗(yàn)，選擇對(duì)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(jìn)行一系列的對(duì)比試驗(yàn)，其中針對(duì)粘膠／棉混紡紗線的特點(diǎn)，優(yōu)化后得出預(yù)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(shè)計(jì)和改進(jìn)節(jié)能工藝或者短流程染整工藝過程中，認(rèn)為選擇適當(dāng)?shù)尿戏稚┯葹橹匾?，無論采用預(yù)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(zhì)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(shí)間，降低能源消耗，減少污水排放等方面考慮，各項(xiàng)效果非常明顯，該工藝的研究和應(yīng)用具有相當(dāng)?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(shí)，考慮到活性染料對(duì)兩種纖維的同色性影響，ELE型、HF型和B型等染料均以共價(jià)鍵的形式與纖維結(jié)合，兩種纖維的染色重現(xiàn)性良好，各項(xiàng)牢度指標(biāo)都能達(dá)到3級(jí)以上。

　　(5)生產(chǎn)實(shí)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(jì)效益方面來看，綜合節(jié)省加工成本比較顯著，基本符合實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。目前還將進(jìn)一步在棉／莫代爾、棉／大豆等混紡纖維方面改進(jìn)和完善節(jié)能工藝。