CN110409201A - 一种人造丝筒子纱快速短流程低排放染色工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人造丝筒子纱快速短流程低排放染色工艺，特别是针对各种得色染料染色快速短流程低排放染色工艺，缩短整个工艺流程时间，解决了人造丝工艺效率低的局面，实现真正意义的短流程染整工艺技术的应用，采用的是密度为0.35‑0.6 g/cm³的密度，单纱重量800‑1200g的筒子纱，包括分散渗透除油、染色、后处理三个步骤，本发明与传统染色工艺相比，从10‑12h的工艺缩短至4‑6h，有效工艺时间缩短100‑200%，解决污水处理的高投入难题，充分满足节能生态绿色自然的环保理念。
Description
技术领域
本发明属于人造丝染色领域，具体涉及一种人造丝筒子纱快速短流程低排放染色工艺。
背景技术
染色工艺流程是一个整体工艺效率与质量所需要的时间比，在前处理、染色、后处理3大工艺流程的总体时间就是一个工艺流程，也就是常用的工艺效率；如何做到工艺短流程一直是染整技术人员的追求。浴比是纺织染整用语，指浸染方式织物与染液的比值。浴比是染色工艺的三要素之一，浴比的大小影响用水的多少以及染料、助剂的用量，随着浴比的增加，吨纱用量的水、蒸汽、电、染料、助剂等消耗增加，如何合理控制浴比，降低浴比，减少污水排放是节能减排的主要途径之一；染料色度分为三种，对应的染料用量标准分别是：浅色OWF≤1%、中色OWF≤3%、深色OWF≤7%。
染整纤维以及织物的色牢度是纺织染整用语，指被染完的织物的沾色色牢度、水洗牢度、皂洗牢度、干摩擦牢度、湿摩擦牢度、日晒牢度、汗渍牢度等等。其中主要工艺控制过程中最难做也是最经常面对的就是沾色色牢度、水洗牢度、皂洗牢度、干摩擦牢度、湿摩擦牢度的问题，而这是染料与工艺互相结合弥补的一个较复杂的过程，在工艺实施中经常出现低于认证标准的质量事故，而人造丝染色深色的色牢度也是最难控制的一个工艺难题；随着工艺时间与助剂的增加，吨纱用量的水、蒸汽、电、染料、助剂等消耗增加，如何解决并提高活性染料在人造丝上的色牢度也是节能减排的主要途径之一，也是提高高端面料奢侈品的附加值的关键一步。
传统工艺技术的理解就是浴比高牢度好控制，所以人造丝染色浴比分为3大类：1:10以上为大浴比的绞纱与筒子纱，1:3浴比有发明 “一种粘胶纤维筒子纱低浴比染色方法”，该技术也就是1:5以下的超低浴比染色技术，效果比传统技术前进很多，还有目前粘胶纤维（长丝、短纤等人造丝）染色基本都在大浴比（1:8-10）的条件下进行。目前粘胶人造丝染色技术仍然无法解决色花的问题，不能满足针织面料的生产要求，染色质量与工艺也无法满足低能耗高质量和环保要求，导致生产成本高达吨纱耗水100-130吨，对应蒸汽耗汽量达到5.0-7.0吨/吨纱，电耗也是染色企业最大的负担与压力。粘胶、人造丝纤维、真丝、丝光棉、绢丝、蚕丝、莫代尔还无法实现筒子纱、经轴在任何浴比条件下的无盐染色工艺技术的试验并投入生产，也不能做到染色工艺污水排放低于40吨的工艺技术。就是本人发明的工艺技术也要通过高温匀染工艺细节以及某些技术手段来实现匀染目的，导致工艺成本高而且实施细节很复杂，工艺时间较长，对前准备密度控制非常严格，车速只能做到350m/min，影响大量生产，在面料应用中存在诸多不足，所以本人在原有基础上进行了改进。
染料染色工艺在染料上色过程中要经过染料吸附、工业盐促染（硫酸钠），其中盐（硫酸钠）是一个很重要的促染助剂，还要采用纯碱固色提高深度（碳酸钠），染色前添加保护与改善染料上染均匀的分散匀染助剂，由于盐在染色质量上影响匀染的关键性，所以必须通过分次或多次加盐模式改变匀染效果与得色程度，必要时还通过（升温法、降温法模式改变染色的质量问题）工艺处理加强质量的合格率；完成工业盐促染后再加入碳酸钠即纯碱进行固色，该固色碱也是分多次缓慢的（总耗时1-1.5h）加入，也有利用低温加碱与高温加碱的方式，然后按照对应工艺要求与深浅颜色进行20-80min时间的保温。该类型工艺模式在人造丝的染色工艺流程中应用耗时很长，检索到“一种粘胶纤维筒子纱低浴比染色方法”的发明专利在质量出现问题的阶段要进行80-95℃、30min的匀染处理，效率很低而质量不稳定给人造丝在面料生产应用以及批量投产带来很大的影响，也严重制约了高端粘胶、人造丝纤维、真丝、丝光棉、绢丝、蚕丝、莫代尔等经过化学处理的高吸附上染率染色质量的突破，工艺耗时在8-12h，严重影响效率，尤其是在筒子纱、经轴染色等高密度成型的工艺中质量与面料推广中形成了技术壁垒的阻碍。
粘胶长丝的遇水膨胀率很高，能达到本身纤维的几倍数而形成高密度筒子纱，在转绕工艺中一直没有突破想要的效果，人们对于染色不匀以及色花的程度一直以为是由密度造成的，其实人造丝的成型密度只是制约整个质量体系的30-40%，更多的就是在染色工艺中造成，而染色工艺的合格质量是纤维+染料+助剂+工艺；针对前期本人所发明的粘胶低浴比染色工艺的结果进行细致而严谨的分析与大量试样，发现该工艺技术与纤维的上染率存在一个完全不同的染色得色化学反应变化，就是在人造丝本身的快速吸附力条件下促染是一个复杂而矛盾的过程，在高温条件下染料与电离子（钠离子）量变有明显的快速反应积聚期，导致快速上染容易形成盐析聚合物的产生，尤其是在没有扩散钠离子与纤维结合力的溶解分散效果的过程中容易形成表面与内层的得色太高，甚至直接表现出表面色花与外层色花色浅不匀，由于在盐染色的温度条件下盐析速度更快更容易造成色花，说明这种色花的问题就是通过高温分散匀染也是解决不了条痕与色花、深浅的质量问题；而且人造丝本身所含有的残留硫化物就有一定的钠离子化合物，在温度条件下会直接的释放在染液中与盐直接形成快速积聚的色斑。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种人造丝筒子纱快速短流程低排放染色工艺，特别是针对各种得色染料染色快速短流程低排放染色工艺，缩短整个工艺流程时间，解决了人造丝工艺效率低的局面，实现真正意义的短流程染整工艺技术的应用。
为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种人造丝筒子纱快速短流程低排放染色工艺，包括以下步骤：
步骤1、分散渗透除油：加入分散剂0.5-2.0g/L，扩散剂NNO 1.0-3.0g/L和醋酸1-2.0g/L，在80-100℃的温度下保温10-30min；
步骤2、染色：除油后降温到40-60℃进行染色或直接排水后再加水进行染色，染色具体操作：加入阴离子分散剂0.5-2.0g/L，扩散剂NNO1.0-3.0g/L，，染料OWF用量≤7%，再加入纯碱5-30g/L，或单独做深色的染色工艺时加入5-10g/L 纯碱，配以0.5—2.0g/L的代用碱；或同时将其与染料一起加入进行固着色，在60-90℃的温度下根据不同颜色或染料要求进行保温20-90min；
步骤3、后处理：依据染色深浅分为两个处理工艺：浅色后处理工艺，中深色后处理工艺，深色后处理工艺。
进一步地，所述三个后处理工艺用染料OWF用量划分：浅色后处理OWF≤1%、中色色后处理OWF≤3%、深色色后处理OWF≤7%。
进一步地，所述步骤1中分散渗透除油时pH值控制在4-5.5。
进一步地，在步骤2染色时筒子纱内外染液的压差控制在1.0-3.0bar；主泵循环的泵速为额定速度的80-95%，频率为40-47.5HZ。
进一步地，所述步骤3中浅色后处理工艺为：加入1-2.5g/L醋酸或酸性助剂将PH值调整至＜8，然后加水皂洗10min，其中加入0.8-1.5g/L的皂洗剂，温度为70-80℃，再热水洗5-10min，温度为60-70℃，冷水洗2-3次，温度在40℃以下，最后加入柔软剂0.01-0.1g/L进行对样过软，在50-55℃的温度下保温10-15min。
进一步地，所述步骤3中中深色后处理工艺为：加入1-2.5g/L醋酸或酸性助剂将PH值调整至＜8，然后加水皂洗5-10min，其中加入1.0-2.0g/L的皂洗剂，温度为80-85℃，再脉流水洗3min，热水洗5-10min，温度为60-70℃，冷水洗2-3次，温度在40℃以下，最后加入柔软剂0.01-0.1g/L进行对样过软，在50-55℃的温度下保温10-15min。
进一步地，所述步骤3中深色后处理工艺为：加入1-2.5g/L醋酸或酸性助剂将PH值调整到＜8，然后加水皂洗两次，再进行脉流水洗3-6min，热水洗5-10min，温度为60-70℃，冷水洗2-3次，温度在40℃以下，最后加入柔软剂0.01-0.1g/L进行对样过软，在50-55℃的温度下保温10-15min。
进一步地，所述酸性助剂包括柠檬酸、代用酸。
进一步地，所述皂洗两次的具体操作为：第一次皂洗加入1.5-3g/L的皂洗剂，在80-90℃温度下保温10-15min；第二次皂洗加入0.8-2g/L的皂洗剂，在70-85℃温度下保温10min。
进一步地，该工艺采用的是密度为0.35-0.6 g/cm³的密度，单纱重量800-1200g的筒子纱，且在两个筒子纱之间放置一个碗套。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明在染色前通过分散渗透除油将纤维结构在原料工艺制造中的残留硫化钠溶液充分稀释降低，减少不均匀的程度，为方便无盐（硫酸钠）染色快速上染奠定基础；
（2）通过利用分散渗透除油后的染色上染过程中染料吸附快速而均匀着色，代替了盐促染的工艺模式解决了上染快而容易形成的盐析不匀与色花的质量问题，在分散上染的过程中纤维没有受到循环流量的（内-外）交换频率影响，染料的溶解度与分散渗透的快速结合完成了上染的均匀度，实现无盐沉淀以及解决了随着温度提高而导致的快速盐析色斑质量问题；通过加入纯碱实现从弱碱PH（4.5-6）到满足染色深度的10.68-11.0的PH值过度，减少盐析效应在高温转化为碱析导致的局部不匀现象，解决一直困扰人造丝工艺技术不能大量生产的局面；
（3）本发明在人造丝本身具有快速上染、分散吸附提高的基础上加入碳酸钠进行纯碱固着色，该过程直接从pH值在染液中缓慢提高着色率，在染料与纤维结合效率高的条件下逐步提高使染料增深的pH值，按照对应颜色深度用量的碱剂在pH值变化下实现匀染的同时满足得色深度，提高染料竭染率的同时提高色牢度，从而达到并实现无盐染色的质量效果；
（4）本发明采用的后处理在无盐高碱的工艺基础上，其作用为清洗浮色来提高色牢度，且保证了色牢度；在筒子纱之间放置一个碗套是为了有效降低筒子纱的端面纤维变形严重以及直径变长的控制方式；
（5）本发明利用同等碱量或提高20-40%的碱量提高色牢度与颜色深度，利用弱碱原理保证浮色降低，使提高色牢度的工艺有效实施；有效解决了粘胶纤维（人造丝）筒子纱容易色花而不能批量生产的技术难题，可实现超低浴比1:3的工艺要求，也可以实现大浴比的生产要求，没有浴比要求的限制，也可以利用设备的单向功能也可以利用双向功能染色，是染整节能环保技术的重大突破；废水中的COD 总量减少60-100%以上的同时降低盐在污水处理中的脱色困难，可以直接实现对简单的碱回收节能工艺的推广应用；解决了人造丝工艺效率长的局面，实现真正意义的短流程染整工艺技术的应用，从10-12h的工艺缩短至4-6h，有效工艺时间缩短100-200%，解决污水处理的高投入难题，充分满足节能生态绿色自然的环保理念；
（5）本发明在不受浴比限制的条件下，在不改变染料的基础上，提高并改变了粘胶人造丝（单丝以及股线）的染色色花质量；满足市场对针织面料以及所有奢侈品升级的需要；该工艺技术简单而不复杂是未来工艺技术衍生的基础；减少了盐的消耗和污染，减少了污水处理这种世界性难题；降低了人工劳动强度，完全符合绿色清洁生产的要求，也满足奢侈品的环保供应理念；由于工艺的染色质量影响环节减少，工作效率的缩短；为直接实现染整工序的无人智能化提供快捷的操作条件，没有过多的人为影响因素就是智能化实现的低投入的最佳优势。突破并填补了人造丝无盐染色技术的空白，改进了人造丝工艺技术的停滞不前造成的多用途推广；改变了人造丝、绢丝、真丝等纤维活性染料染色的质量格局有着深远意义，实现活性染料短流程染色工艺技术的突破，尤其是开发人造丝染色短流程的先例，推动高端纤维染色工艺技术的开始。
附图说明
图1为实施例制备的筒子纱线水洗牢度和皂洗牢度的过程；
图2为各种色牢度的检测报告；
图3为筒子纱内外层质量效果的检测记录；
图4为无硫酸钠染色新工艺与传统工艺时间对比图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
本实施例中分散剂采用拉开粉BX，其工作原理是：拉开粉BX即双异丁基酸萘磺酸钠，是一种阴离子表面活性剂，具有表面活性剂的特点：润湿、渗透，当固体与液体接触时，原来的固/气、液/气界面消失而形成了新的固/液界面，这一过程称为润湿。如纺织纤维是一种多孔性物质，有着巨大的表面，当溶液沿着纤维铺展时，会进入纤维间的空隙，并将空气驱赶出去，把原来的空气/纤维界面变成液体/纤维界面，就是一个典型的润湿过程；而溶液同时会进入纤维内部，这一过程则称为渗透。因此，染色液中加入拉开粉可以加快染料的充分溶解及更多地进入纤维内部，提高其染色深度及匀染性，减少表面颜色其提高色牢度。
扩散剂NNO的作用机理是：吸附于固体颗粒的表面，降低液-液或固-液之间的界面张力，使凝聚的固体颗粒表面易于湿润；高分子型的扩散剂，在固体颗粒的表面形成吸附层，使固体颗粒表面的电荷增加，提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用力，使固体粒子表面形成双分子层结构，外层分散剂极性端与水有较强亲合力，增加了固体粒子被水润湿的程度，固体颗粒之间因静电斥力而远离，使体系均匀，悬浮性能增加，不沉淀，使整个体系物化性质一样。因此，加入NNO后染料溶解性、稳定性增加，更有利于匀染和染深性。
染色的作用原理：所述提高色牢度的方法之一就是无盐染色的染色过程中没有添加硫酸钠，减少因为电离子在高温条件下与纯碱的沉淀反应，降低高温盐析过程吸附在纤维表层的浮色，加快纤维与碱在染液中的亲和上染固色程度，提高上染的PH值反应过程（从4.5或6-10.86或11），减少了盐在于碱促染转换成固色的交换匀染提高深度的周期从而提高色牢度。
本实施例采用的是密度为0.35-0.6 g/cm³的密度，单纱重量800-1200g的筒子纱，且在两个筒子纱之间放置一个碗套。
在实施例中采用的筒子纱纤维染色规格如表1：
表1
实施例1：
一种人造丝筒子纱快速短流程低排放染色工艺，包括以下步骤：
步骤1、分散渗透除油：加入分散剂1.0g/L，扩散剂NNO2.0g/L和醋酸1g/L，在100℃的温度下保温10min，pH值控制在5.5；
步骤2、染色：除油后降温到60℃进行染色或直接排水后再加水进行染色，染色具体操作：加入阴离子分散剂0.5g/L，扩散剂NNO1.0g/L，染料1%owf，再加入纯碱5g/L，配以0.8g/L的代用碱；或同时将其与染料一起加入进行固着色，在60℃的温度下根据不同颜色或染料要求进行保温20min；染色时筒子纱内外染液的压差控制在3.0bar；主泵循环的泵速为额定速度的80%，频率为47.5HZ；
步骤3、后处理：浅色后处理工艺为：加入1g/L醋酸或酸性助剂将PH值调整至＜8，然后加水皂洗10min，其中加入1.5g/L的皂洗剂，温度为70℃，再热水洗8min，温度为60℃，冷水洗3次，温度在40℃以下，最后加入柔软剂0.1g/L进行对样过软，在50℃的温度下保温15min。
实施例2：
一种人造丝筒子纱快速短流程低排放染色工艺，包括以下步骤：
步骤1、分散渗透除油：加入分散剂0.5g/L，扩散剂NNO 1.0g/L和醋酸2.0g/L，在80℃的温度下保温30min，pH值控制在4；
步骤2、染色：除油后降温到40℃进行染色或直接排水后再加水进行染色，染色具体操作：加入阴离子分散剂2.0g/L，扩散剂NNO3.0g/L，染料2%owf，再加入纯碱30g/L，配以2.0g/L的代用碱；或同时将其与染料一起加入进行固着色，在90℃的温度下根据不同颜色或染料要求进行保温90min；染色时筒子纱内外染液的压差控制在2.0bar；主泵循环的泵速为额定速度的90%，频率为40HZ；
步骤3、后处理：中深色后处理工艺为：加入2.5g/L醋酸或酸性助剂将PH值调整至＜8，然后加水皂洗10min，其中加入2.0g/L的皂洗剂，温度为80℃，再脉流水洗3min，热水洗10min，温度为60℃，冷水洗2次，温度在40℃以下，最后加入柔软剂0.01g/L进行对样过软，在55℃的温度下保温10min。
实施例3：
一种人造丝筒子纱快速短流程低排放染色工艺，包括以下步骤：
步骤1、分散渗透除油：加入分散剂2.0g/L，扩散剂NNO3.0g/L和醋酸1.5g/L，在85℃的温度下保温15min，pH值控制在4.5；
步骤2、染色：除油后降温到50℃进行染色或直接排水后再加水进行染色，染色具体操作：加入阴离子分散剂1.0g/L，扩散剂NNO2.5g/L，染料2%owf，再加入7g/L 纯碱，配以0.5g/L的代用碱；或同时将其与染料一起加入进行固着色，在65℃的温度下根据不同颜色或染料要求进行保温85min；染色时筒子纱内外染液的压差控制在1.0bar；主泵循环的泵速为额定速度的95%，频率为47.5HZ；
步骤3、后处理：深色后处理工艺为：加入2.0g/L醋酸或酸性助剂将PH值调整到＜8，然后加水皂洗两次，第一次皂洗加入2.5g/L的皂洗剂，在90℃温度下保温10min；第二次皂洗加入1.0g/L的皂洗剂，在80℃温度下保温10min，再进行脉流水洗4min，热水洗10min，温度为70℃，冷水洗3次，温度在40℃以下，最后加入柔软剂0.08g/L进行对样过软，在52℃的温度下保温12min。
针对上述实施例采用的快速短流程低排放染色工艺技术的优势如表2-5所示：
表2
表3
表4
表5
对上述实施例制备的筒子纱线进行物理测试，测试结果如下表：
表6
从上述表2-6中可以看出，本发明的无盐染色工艺对比传统工艺和第一代粘胶人造丝筒子纱低浴比工艺的优势在于更节能、环保，投入的成本更低，且减少了盐的消耗和污染，在相同浴比下无盐新工艺能源消耗最少；在图4中可以看出，人造丝快速短流程低排放染色工艺与传统染色工艺相比，从10-12h的工艺缩短至4-6h，有效工艺时间缩短100-200%，实现真正意义的短流程染整工艺技术的应用。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员理解和使用本发明。熟悉本领域的技术人员可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种人造丝筒子纱快速短流程低排放染色工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、分散渗透除油：加入分散剂0.5-2.0g/L，扩散剂NNO 1.0-3.0g/L和醋酸1-2.0g/L，在80-100℃的温度下保温10-30min；
步骤2、染色：除油后降温到40-60℃进行染色或直接排水后再加水进行染色，染色具体操作：加入阴离子分散剂0.5-2.0g/L，扩散剂NNO1.0-3.0g/L，，染料OWF用量≤7%，再加入纯碱5-30g/L，或单独做深色的染色工艺时加入5-10g/L 纯碱，配以0.5—2.0g/L的代用碱；或同时将其与染料一起加入进行固着色，在60-90℃的温度下根据不同颜色或染料要求进行保温20-90min；
步骤3、后处理：依据染色深浅分为两个处理工艺：浅色后处理工艺，中深色后处理工艺，深色后处理工艺。
2.根据权利要求1所述的一种人造丝筒子纱快速短流程低排放染色工艺，其特征在于，所述步骤1中分散渗透除油时pH值控制在4-5.5。
3.根据权利要求1所述的一种人造丝筒子纱快速短流程低排放染色工艺，其特征在于，在步骤2染色时筒子纱内外染液的压差控制在1.0-3.0bar；主泵循环的泵速为额定速度的80-95%，频率为40-47.5HZ。
4.根据权利要求1所述的一种提高人造丝无硫酸钠活性染料染色色牢度的工艺，其特征在于，所述步骤3中浅色后处理工艺为：加入1-2.5g/L醋酸或酸性助剂将PH值调整至＜8，然后加水皂洗10min，其中加入0.8-1.5g/L的皂洗剂，温度为70-80℃，再热水洗5-10min，温度为60-70℃，冷水洗2-3次，温度在40℃以下，最后加入柔软剂0.01-0.1g/L进行对样过软，在50-55℃的温度下保温10-15min。
5.根据权利要求1所述的一种提高人造丝无硫酸钠活性染料染色色牢度的工艺，其特征在于，所述步骤3中中深色后处理工艺为：加入1-2.5g/L醋酸或酸性助剂将PH值调整至＜8，然后加水皂洗5-10min，其中加入1.0-2.0g/L的皂洗剂，温度为80-85℃，再脉流水洗3min，热水洗5-10min，温度为60-70℃，冷水洗2-3次，温度在40℃以下，最后加入柔软剂0.01-0.1g/L进行对样过软，在50-55℃的温度下保温10-15min。
6.根据权利要求1所述的一种提高人造丝无硫酸钠活性染料染色色牢度的工艺，其特征在于，所述步骤3中深色后处理工艺为：加入1-2.5g/L醋酸或酸性助剂将PH值调整到＜8，然后加水皂洗两次，再进行脉流水洗3-6min，热水洗5-10min，温度为60-70℃，冷水洗2-3次，温度在40℃以下，最后加入柔软剂0.01-0.1g/L进行对样过软，在50-55℃的温度下保温10-15min。
7.根据权利要求4-6任意所述的一种人造丝筒子纱快速短流程低排放染色工艺，其特征在于，所述酸性助剂包括柠檬酸、代用酸。
8.根据权利要求6所述的一种人造丝筒子纱快速短流程低排放染色工艺，其特征在于，所述皂洗两次的具体操作为：第一次皂洗加入1.5-3g/L的皂洗剂，在80-90℃温度下保温10-15min；第二次皂洗加入0.8-2g/L的皂洗剂，在70-85℃温度下保温10min。
9.根据权利要求1所述的一种人造丝筒子纱快速短流程低排放染色工艺，其特征在于，该工艺采用的是密度为0.35-0.6 g/cm³的密度，单纱重量800-1200g的筒子纱，且在两个筒子纱之间放置一个碗套。
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