CN102650096B - 一种采用泡沫形式施加固色液的活性染料染色方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用泡沫形式施加固色液的活性染料染色方法，包括将染料施加到织物上并烘干，将固色液施加到织物上，经过固色和水洗制成成品，其特征在于，在将固色液施加到织物上前先对固色液进行发泡，固色液是以泡沫的形式施加到织物上。本发明提高了染色工艺控制的稳定性，提高了能源利用率和染料的利用率，不需使用食盐、元明粉或者尿素，减少了浮色及染色过程的污染排放。

Description

一种采用泡沫形式施加固色液的活性染料染色方法

技术领域

本发明涉及一种采用泡沫形式施加固色液的活性染料染色方法，属于纺织染色技术领域。

背景技术

在纺织品的染色过程中，活性染料是当前对纤维素纤维染色最重要的染料之一，轧染是活性染料染色的重要工艺之一。但是目前活性染料的轧染染色过程需要消耗大量的水和化学品，而最终的排放给环保带来了巨大压力。当前对染色工艺、染料进行的改进工作都是为了提高染料的使用效率，减少污染排放，节约能源，降低化学品的消耗。

传统活性染料连续轧染常用工艺包括浸轧染液-烘干-浸轧化学液-汽蒸-水洗、冷轧-堆-水洗、轧-烘-焙-水洗、轧-蒸-水洗、轧-湿短蒸-水洗等工艺。以上工艺在专利WO/2009/099420，US2006/0260073 A1，US5885305中有相关介绍。在过去的纺织品染色生产过程中，对纤维素纤维的梭织物使用活性染料的连续染色方法基本采用以上的方法。但是以上方法均存在各种各样的问题，在降低染料用量、节约能源、减少污染排放、操作方便性等各方面都需要改进。

以传统连续染色最常应用的工艺为例，如图1所示，为浸轧染液-烘干-浸轧化学液-汽蒸-水洗工艺示意图，织物43根据需要染着的颜色深度在染料浸轧装置1中进行染色溶液的浸液，然后使用第一轧车2轧除多余染色溶液（包括根据不同需要的染色深度加入的不同浓度的活性染料，根据织物和染料的特性可能加入渗透剂，防泳移剂，防还原剂等辅助助剂）。在烘干阶段使用红外线烘干单元3、烘箱4等方式或其它可用于烘干的方式对织物进行烘干。在化学液浸轧装置5中进行固色溶液6（包括不同配比的烧碱、纯碱和食盐或者元明的混合溶液粉）的浸液。通过第二轧车7将固色溶液6施加到织物43上，一般通过浸轧过程后织物43的带液率（织物上带有的染色溶液和固色溶液的总重量与织物重量之比）为60%-120%。汽蒸装置8是在饱和蒸汽的环境中，碱液的作用下使活性染料与纤维素纤维进行固色反应。水洗装置9是将未固色或水解的活性染料所形成的浮色进行清洗。以上染色过程中，在浸轧化学液阶段时，使用大量的食盐或元明粉对染料进行促染，防止染料大量脱落至化学液6中。织物43在浸轧化学液后或进入蒸箱前的带液率较大，一般为60-120%，织物43经过浸轧后带入的大量的湿度使下道工序汽蒸阶段过程中汽蒸箱内的温度和湿度平衡难以控制，并消耗大量的蒸汽或能源来保证稳定的汽蒸状态。而在此过程中，由于大量使用了食盐，其中的氯离子对不锈钢设备的损伤较为严重，降低了蒸箱和后道不锈钢设备的使用寿命。食盐或元明粉的大量使用是为浸轧化学液阶段过程中，对活性染料起促染所用，但在水洗阶段中织物43上带有的大量食盐或者元明粉同时也对水解后的浮色染料有着促染作用，大大的降低了浮色的清洗效率，在水洗过程中需要使用大量的水和皂洗剂，从而造成不必要的浪费与污染排放。最重要的是由于一般在此化学液6中，盐的浓度为200克/升左右，而所有的盐将全部随污水进行排放，排放的盐在污水中难以处理，造成环境污染，盐的污染也是印染企业最难以处理的污染物质。

为了解决活性染料连续染色过程中大量的能源、水、盐及其它化学品的消耗，染色工作者开发了冷轧-堆-水洗工艺，如图2所示，为冷轧-堆-水洗工艺示意图，即使用比例泵12将染料溶液10与碱液11加入轧液槽13中，织物43先浸入轧液槽13，通过轧车14将多余的碱液与活性染料液从织物中轧出，通过冷堆装置15，经过8-48小时的堆置进行活性染料固色，冷堆后织物再经过水洗单元16去除浮色。此工艺虽然大大的减低了能源的消耗，减低了食盐或元明粉的消耗，但还是存在由于分批打卷轧车压力不易一致及环境温度变化造成每卷批次加工色差的缺点，此工艺还存在对死棉和不成熟棉的覆盖性较差的缺陷。而且此工艺的染色时间较长，生产现场不能及时纠正色光和检验布面质量，一旦出现质量问题难以修正，而且是整批性难以修正。

在传统染色过程中，有些活性染料使用轧-烘-焙-水洗工艺，如图3所示，为轧-烘-焙-水洗工艺示意图，织物43通过染液碱液浸轧装置17（包含活性染料与碱剂的染液）经过烘干装置18后再经过焙烘装置19进行固色，然后经过水洗单元20去除浮色。此工艺虽然流程缩短，但是在浸轧过程中碱液与活性染料同浴，长时间运转会使染料水解造成浮色增多，并且需要添加大量尿素以保证在焙烘条件下的一定湿度。此工艺不适合再生纤维素纤维及厚重织物的染色，织物染色后易泛黄，光照牢度和氯漂牢度较差，不适合染鲜艳颜色。

有些染色工艺采用轧-蒸-水洗工艺，如图4所示，为轧-蒸-水洗工艺示意图，织物43通过染液碱液浸轧装置21（浸轧活性染料与碱剂的染液）后直接在汽蒸装置22中进行饱和蒸汽汽蒸，然后再经过水洗单元23去除浮色。此工艺虽然流程缩短，但是在浸轧过程中碱液与活性染料同浴，长时间运转会使染料水解造成浮色增多。而在浸轧过程后织物43 带液率较大，带液率一般都在60-120%，也会造成汽蒸条件不易控制。此工艺固色率差，不适合加工深色产品，颜色的鲜艳度也不够理想。

最近一些研究者在研究活性染料染色的轧-湿短蒸-水洗工艺，如图5所示，为轧-湿短蒸-水洗工艺示意图，织物43通过染液碱液浸轧装置24（浸轧活性染料与碱剂的染液）后，在低湿度的条件下依次进入第一焙烘装置26和第二焙烘装置27中进行焙烘（湿度20-35%，温度120-140℃，30-120s，蒸汽从底部入口29注入）固色，经过水洗单元28水洗去除浮色。虽然此工艺流程缩短，染色效果较佳，但在浸轧染液与碱液的过程中通过浸轧过程施加到织物43上的带液率一般都在60-120%，在此带液率的条件下，控制后续的低湿度的焙烘条件（湿度20-35%，温度120-140℃）比较浪费能源，温度和湿度的控制也相对困难，尤其是在织物的厚度不同时，会造成带入焙烘装置的湿度和温度的大幅波动，需要复杂的设备进行精确的湿度与温度控制与丰富的操作经验。由于通过此方式，低湿度焙烘条件的稳定程度较难控制，所以此工艺对活性染料的品种选用有着严格的限制，并需要箱体内的温度和湿度进行严格的检测和控制，设备投资较大。

其它染色工艺如申请号为200610168121的中国专利《一种活性染料无盐轧蒸连续染色方法》、公开号为01244433的中国专利《湿短蒸连续染色机》、公开号为US4465490的美国专利《Process for the continuous dyeing of fabric webs-fixing with steam/air mixture》、公开号为EP0087740的欧洲专利《Process for the continuous dyeing of textile materials in web form》、公开号为US 3945225的美国专利《Continuous textile dyeing apparatus》、申请号为91105678.5的中国专利《活性染料湿布冷轧堆染色工艺》、申请号为200710147410.9的中国专利《活性染料无盐染色工艺》、申请号为200810131400.0的中国专利《一种活性染料超短快速染色固色工艺技术方法》、申请号为200910049269.8的中国专利《一种活性染料一步法无盐染色方法》、申请号为200910231682.6的中国专利《棉织布喷雾给色堆置染色工艺》、申请号为201010296309.1的中国专利《一种泡沫染色体系配方及其制作方法》，织物在进入固色阶段的带液率一般情况都超过60%，大部分都在70%-120%之间，固色阶段60%以上的带液率是造成各种染色缺陷的主要原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够控制织物在固色阶段的带液率的染色方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种采用泡沫形式施加固色液的活性染料染色方法，包括将染料施加到织物上并烘干，将固色液施加到织物上，经过固色和水洗制成成品，其特征在于，在将固色液施加到织物上前先对固色液进行发泡，固色液是以泡沫的形式施加到织物上。本发明使用泡沫的形式携带化学液喷入织物，控制织物的带液率保持在比较低的状态，由于不使用传统的化学液槽，染料不会从纤维中形成脱落，不需要食盐或者元明粉进行促染。染色过程对使用的活性染料没有局限性，只需要使用传统工艺所应用的活性染料就可以超过传统工艺的所取得的染色鲜艳程度与染色深度。

在进入固色阶段之前，织物上的带液率（织物上带有的染色溶液和固色溶液的总重量与织物重量之比）为15-70wt%，较佳25-50%， 最佳30-35%。

织物采用传统方式使用轧车浸轧活性染料溶液，根据颜色深度的要求使用不同浓度的活性染料溶液（包括活性染料，根据织物和染料的特性可能加入渗透剂，防泳移剂，防还原剂等辅助助剂）。织物经过染液浸轧阶段后，在烘干阶段使用红外线烘干单元、烘箱等方式或者其它可用于烘干的方法对织物进行烘干，此烘干过程也使用传统方式实施。

所述的固色液泡沫通过与织物相接触的狭缝状出口施加到织物上，所述的狭缝状出口在织物上横向设置，狭缝状出口的宽度为1-8毫米，较佳2-6毫米，最佳3-5毫米。泡沫施加到织物上的方式为喷入式狭缝施加。泡沫施加到织物上的方式为狭缝喷入式施加，泡沫施加方式可为专利号为ZL200710047713.3或专利申请号201010508087.5的中国专利所公开的泡沫施加方式或其它能使泡沫在织物横向或宽度方向均匀施加的方式，泡沫施加时可单次或者多次、对织物单面或者或者双面进行施加，以保证带液率达到预定的程度和施加的均匀程度。所述的泡沫发生设备连接PLC。PLC的型号为（MT6100IV2）。在泡沫施加的过程中，织物覆盖住泡沫施加器的狭缝状出口，在织物运动的过程中，泡沫不断的对织物进行喷入式施加。喷入织物的泡沫量与织物的运行同步以保持织物在不同的运行速度情况下达到一致的设定的带液率。也就是织物的运行速度数据，织物的宽度数据，织物的克重数据需要输入或者反馈到泡沫发生机的PLC中，以形成同步施加。泡沫发生机的泡沫输出速度是通过发泡机中的PLC 根据织物运行的速度、所设定的带液率、泡比、织物克重、织物幅宽计算所得。 

所述的固色液泡沫的泡比（泡沫中含有的液体体积与泡沫的总体积之比）为1:2-1:30，较佳1:3-1:10，最佳 1:4-1:8。

本发明所述的固色液含有碱剂以及发泡剂，所述的碱剂为纯碱、烧碱、小苏打以及其它能够使活性染料与纤维素纤维发生固色反应的碱剂中的一种或几种的混合物。根据染料的使用量或者染色的深度进行用量调整，碱剂浓度一般为传统的一倍左右，由于本发明采用的是低给液施加碱剂，在生产中碱剂实际用量与传统碱剂用量比较并没有增加。本发明所采用的活性染料与传统的活性染料染色工艺中使用的活性染料相同。

所述的固色方法为焙烘、汽蒸或冷堆。所述的固色装置为焙烘装置、汽蒸装置或冷堆装置。本发明中的汽蒸装置以及焙烘装置可使用焙烘箱，汽蒸箱或其它能够达到本专利所描述的汽蒸或焙烘条件的装置。

采用焙烘方法进行固色时，焙烘装置的温度为120-160℃，较佳温度范围130-150℃，最佳135-145℃，湿度为10-60%，较佳湿度范围为20-50%，最佳的湿度范围为30-45%。采用汽蒸方法进行固色时，汽蒸装置的饱和蒸汽温度为102-105℃。采用冷堆方法固色时，保持织物在打卷的状态下进行恒温堆置，堆置的温度为15-35℃，堆置的时间为8-48小时。所述的汽蒸或焙烘的温度和湿度通过传统的蒸汽加热、导热油加热、电加热等加热和热风循环手段，通过温度湿度的监测，湿度通过蒸汽注入和抽湿加以控制，温度通过加热或停止加热加以控制所述的汽蒸或焙烘湿度条件。采用焙烘或汽蒸进行固色时，织物本身带入的少量水分可在焙烘或汽蒸过程中起到水分的补充的作用，织物上15-70%的低带液状态可使焙烘装置体内的所需温度与湿度条件易于控制，并可使织物上的活性染料易于快速达到其理想的固色温度，减少染料的水解，从而达到最佳的固色效果最终提高染色过程的得色率。经过本发明施加碱剂后进行冷堆固色的方式与传统方式比较，在得色量、节能、减少排放等方面也有相当大的优势。固色后再经过水洗装置去除浮色，此过程与传统去除浮色的水洗过程一致。

本发明图示中的水洗装置为简洁表示只标示三个水洗单元，在一般生产时间中使用5-10个水洗单元。

本发明以空气代替传统的介质携带化学品，即使用泡沫作为介质来携带化学品并将活性染料所需的固色碱剂均匀地施加到织物表面或者内部，替代传统染色过程中常用的轧车施加化学液的方式。此染色方式减少了传统染色过程中水的用量，并使传统染色工艺过程得以优化。与传统的各种连续染色工艺相比，本发明提高了染色工艺控制的稳定性，提高了能源利用率和染料的利用率，不需使用食盐、元明粉或者尿素，减少了浮色及染色过程的污染排放。本发明所用的设备不需要复杂的温湿度控制，较少的投资便可取得较大的节能降耗的效益。

附图说明

图1为浸轧染液-烘干-浸轧化学液-汽蒸-水洗工艺示意图；

图2为冷轧-堆-水洗工艺示意图；

图3为轧-烘-焙-水洗工艺示意图；

图4为轧-蒸-水洗工艺示意图；

图5为轧-湿短蒸-水洗工艺示意图；

图6为采用焙烘固色的活性染料染色装置示意图；

图7为采用汽蒸固色的活性染料染色装置示意图；

图8为采用冷堆固色的活性染料染色装置示意图。

具体实施方式

下面结合实施例来具体说明本发明。

实施例1

    如图6所示，为采用焙烘固色的活性染料染色装置示意图，所述的采用焙烘固色的活性染料染色装置包括依次设置在织物运行方向的染料施加装置、固色液施加装置、固色装置以及水洗装置40，所述的染料施加装置包括依次设置在织物运行方向的染料浸液装置30、轧车32、红外线烘干单元33和烘箱34，染料浸液装置30中设有活性染料溶液31。所述的固色液施加装置包括泡沫施加器35，所述的泡沫施加器35具有狭缝状出口44，所述的狭缝状出口44在织物43上横向设置，狭缝状出口44的宽度为1毫米。泡沫施加器35通过管道45连接泡沫发生设备37，泡沫发生设备37连接固色液罐36。泡沫发生设备37连接PLC38。所述的固色装置为焙烘装置39。

     采用上述装置染色生产黑色全棉梭织物的方法：包括按照传统方式将织物浸轧活性染色液后经过红外线烘干和烘箱烘干，对固色液进行发泡，将固色液以泡沫的形式施加到织物上，经过固色和水洗制成成品。

（1）    活性染料溶液的配方（溶剂为水）：

活性红M-8B          2.5g/L，

活性黄S-3R          3.5g/L，

活性黑S-NE         17.5g/L，

渗透剂yh-201（上海誉辉化工有限公司生产）   1g/L，

防泳移剂yh-506（上海誉辉化工有限公司生产）  10g/L，

防还原剂yh-607（上海誉辉化工有限公司生产）  3 g/L；

（2）    烘干工艺：

红外线烘干后织物剩余湿度：30-35%，

烘箱烘干温度：120℃；

（3）    固色液配方（溶剂为水）：

纯碱               60g/L，

烧碱               15g/L，

发泡剂TSZ （上海誉辉化工有限公司生产）  3g/L；

（4）    使用上海誉辉化工有限公司生产的泡沫发生器，PLC38设定参数如下：

织物幅宽：    1.8m，

带液率        40%（o.w.f.），

泡比          1:4.5，

织物克重      210g/m²，

织物运行速度  50m/min；

（5）    固色液施加工艺：

使用上海誉辉化工有限公司生产的泡沫施加器；

采用泡沫化学品狭缝喷入式施加方法；

（6）    焙烘固色工艺：

焙烘箱温度：130摄氏度；

焙烘箱内湿度：30-35%；

（7）    水洗工艺：与传统工艺相同。

（8）    染色效果：

 与传统的浸轧染液-烘干-浸轧化学液-汽蒸-水洗工艺相比，所得的织物染色深度深15%；在达到同样浮色去除效果前提下，水洗工艺中减少用水20%以上；在生产过程中未使用到食盐或者元明粉；固色过程易于控制，正品率提高至少20%。

实施例2

    如图7所示，为采用汽蒸固色的活性染料染色装置示意图，所述的采用焙烘固色的活性染料染色装置包括依次设置在织物运行方向的染料施加装置、固色液施加装置、固色装置以及水洗装置40，所述的染料施加装置包括依次设置在织物运行方向的染料浸液装置30、轧车32、红外线烘干单元33和烘箱34，染料浸液装置30中设有活性染料溶液31。所述的固色液施加装置包括泡沫施加器35，所述的泡沫施加器35具有狭缝状出口44，所述的狭缝状出口44在织物43上横向设置，狭缝状出口44的宽度为8毫米。泡沫施加器35通过管道45连接泡沫发生设备37，泡沫发生设备37连接固色液罐36。泡沫发生设备37连接PLC38。所述的固色装置为汽蒸装置46。

     采用上述装置染色生产紫色全棉梭织物的方法：包括按照传统方式将织物浸轧活性染色液后经过红外线烘干和烘箱烘干，对固色液进行发泡，将固色液以泡沫的形式施加到织物上，经过固色和水洗制成成品。

    （1）活性染料溶液配方：（以水为溶剂）

活性深红CD            8.8g/L，

活性藏青CE            4.1g/L，

活性蓝KN-R            15.8g/L，

渗透剂yh-201（上海誉辉化工有限公司生产）     1g/L，

防泳移剂yh-506（上海誉辉化工有限公司生产）  10g/L，

防还原剂 yh-607（上海誉辉化工有限公司生产）  3g/l；

    （2）烘干工艺：

红外线烘干后织物剩余湿度：30-35%；

烘箱温度为120℃；

    （3）固色液配方：（以水为溶剂）：

纯碱                  60g/L，

烧碱                  15g/L，

发泡剂TSZ （上海誉辉化工有限公司生产）     3g/L；

（4）    使用上海誉辉化工有限公司生产的泡沫发生器，PLC38设定参数如下：

织物幅宽：    2.4m；

带液率        35%（o.w.f.）；

泡比          1:7；

织物克重      120g/m²；

织物运行速度  80m/min；

（5）固色液施加工艺：

使用上海誉辉化工有限公司生产的泡沫施加器；

采用泡沫化学品狭缝喷入式施加方法；

（6）汽蒸固色工艺：

汽蒸箱温度：105摄氏度；

汽蒸箱湿度：100%；

（7）水洗工艺：与传统工艺相同。

（8）染色效果：

与传统的轧-烘-焙-水洗工艺相比，所得的织物染色深度深10%；在达到同样浮色去除效果前提下，水洗工艺中减少用水20%以上；在生产过程中未使用到尿素；固色过程易于控制，正品率提高至少10-20%。

实施例3

    如图8所示，为采用冷堆固色的活性染料染色装置示意图，所述的采用焙烘固色的活性染料染色装置包括依次设置在织物运行方向的染料施加装置、固色液施加装置、固色装置以及水洗装置40，所述的染料施加装置包括依次设置在织物运行方向的染料浸液装置30、轧车32、红外线烘干单元33和烘箱34，染料浸液装置30中设有活性染料溶液31。所述的固色液施加装置包括泡沫施加器35，所述的泡沫施加器35具有狭缝状出口44，所述的狭缝状出口44在织物43上横向设置，狭缝状出口44的宽度为4毫米。泡沫施加器35通过管道45连接泡沫发生设备37，泡沫发生设备37连接固色液罐36。泡沫发生设备37连接PLC38。所述的固色装置为冷堆装置41。

     采用上述装置染色生产黑色全棉梭织物的方法：包括按照传统方式将织物浸轧活性染色液后经过红外线烘干和烘箱烘干，对固色液进行发泡，将固色液以泡沫的形式施加到织物上，经过固色和水洗制成成品。

    （1）活性染料溶液配方：（以水为溶剂）

活性红M-8B                2.8g/L，

活性黄S-3R                3.5g/L，

活性黑S-NE                18.5g/L，

防还原剂yh-607（上海誉辉化工有限公司生产）       5g/L。

    （2）烘干工艺：

红外线烘干后织物剩余湿度：30-35%；

烘箱温度为120℃；

    （3）固色液配方：（以水为溶剂）

纯碱                  60g/L，

烧碱                  15g/L，

发泡剂TSZ（上海誉辉化工有限公司生产）   3g/L；

（4）使用上海誉辉化工有限公司生产的泡沫发生器，PLC38设定参数如下：

织物幅宽：    1.8m；

带液率        40%（o.w.f.）；

泡比          1:5；

织物克重      260g/m²；

织物运行速度  30m/min；

（5）固色液施加工艺：

使用上海誉辉化工有限公司生产的泡沫施加器；

采用泡沫化学品狭缝喷入式施加方法；

（6）冷堆固色工艺：

堆置时间：    24小时

堆置湿度：  25-30摄氏度

    （7）水洗工艺：与传统工艺相同。

     （8）染色结果：

 与传统的冷轧-堆-水洗工艺相比，所得织物染色深度深15%，在达到同样浮色去除效果前提下，水洗工艺中减少用水20%以上；在生产过程中未使用到尿素；固色过程易于控制，正品率提高至少20%。

Claims (9)

1. 一种采用泡沫形式施加固色液的活性染料染色方法，包括将染料施加到织物（43）上并烘干，将固色液施加到织物（43）上，经过固色和水洗制成成品，其特征在于，在将固色液施加到织物上前先对固色液进行发泡，固色液是以泡沫的形式施加到织物（43）上；固色液泡沫通过与织物（43）相接触的狭缝状出口（44）施加到织物上，所述的狭缝状出口（44）在织物（43）上横向设置，狭缝状出口（44）的宽度为1-8毫米。

2.如权利要求1所述的采用泡沫形式施加固色液的活性染料染色方法，其特征在于，在进入固色阶段之前，织物（43）上的带液率为15-70wt%。

3.如权利要求1所述的采用泡沫形式施加固色液的活性染料染色方法，其特征在于，所述的固色方法为焙烘、汽蒸或冷堆。

4.如权利要求3所述的采用泡沫形式施加固色液的活性染料染色方法，其特征在于，采用焙烘方法进行固色时，焙烘装置（39）的温度为120-160℃；湿度为10-60%。

5.如权利要求3所述的采用泡沫形式施加固色液的活性染料染色方法，其特征在于，采用汽蒸方法进行固色时，汽蒸装置（46）的饱和蒸汽温度为102-105℃。

6.如权利要求3所述的采用泡沫形式施加固色液的活性染料染色方法，其特征在于，采用冷堆方法固色时，保持织物在打卷的状态下进行恒温堆置，堆置的温度为15-35℃，堆置的时间为8-48小时。

7.如权利要求1所述的采用泡沫形式施加固色液的活性染料染色方法，其特征在于，所述的固色液泡沫的泡比为1:2-1:30。

8.如权利要求1所述的采用泡沫形式施加固色液的活性染料染色方法，其特征在于，所述的固色液中含有发泡剂。

9.如权利要求8所述的采用泡沫形式施加固色液的活性染料染色方法，其特征在于，所述的发泡剂为能使固色液经过发泡机混合起泡的表面活性剂。

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