2016-03-16 　来自: 厦门胜友科技有限公司 浏览次数:227

  提要：纺织工业技术进步体现在印染行业主要是节能减排。本文分染色工艺技术和染色所用设备二部分简要介绍了近年来染整行业染色工序节能减排技术进步情况，对于染整行业正确贯彻国家节能减排基本国策，采用先进的工艺和设备，节约资源、降低成本，减少污染、保护环境，可持续发展具有一定的参考价值。

　　前言

　　全球工业化的高速发展带来了人类社会文明进步和生活水平的提高，但也同时在不断地消耗有限的自然资源和污染着自然环境。这种后果将导致自然资源的日趋枯竭，自然环境日益恶化，威胁着人类和自然界其他生命的生存。为此，人们寻求各种方式，限度地控制不可再生资源的消耗，减少生产过程的排放。节能减排将成为今后生产和技术发展的主要目标。

　　近年来我国染整行业发展很快，产能增加，品种繁多，质量提高。根据中国印染行业协会统计报告，仅 2007年1-11月印染布产量就达到437.40亿米，其中染色布在整个印染布的产量中占到60%以上，一般售价也比漂布和花布高。如出口纯棉染色布每米平均单价比纯棉花布高0.5美圆左右，出口棉混纺染色布每米平均单价比棉混纺花布高0.6美圆左右。效益好，产品质量要求也高，如在服装裁剪中要求染色布色差不能超过半级，甚至要求不能有丝毫色差。当今各种新型化纤、非棉纤维以及各种再生纤维的混纺、交并、交织品种繁多，也给染色工序不断提出新的工艺技术要求，大大增加了生产难度。染色布不仅对在制品坯布质量要求高，染色工艺技术也要求精粹，设备状态要求良好，现场管理要求严格。因此提高染色布的质量和增加品种是染色工序的重要课题。同时由于印染行业一直是高耗能、高污染行业。国家节能减排基本国策的实行，降低能源消耗，减少环境污染，要求染色生产在质量的前提下所采用的工艺技术及设备必须是节能减排的。下面仅就织物染色工序先进的节能减排工艺技术和设备做一简要阐述。

　　一染色节能减排技术的新采用

　　染色加工需要耗费大量的水、电、汽、化学品，并造成大量的污水排放，如不加以限制，印染工业将不可能持续发展。因此，染色工艺技术必须向着工艺流程短、节约资源和对环境污染少的方向发展，不少印染厂和染料公司与染整设备制造厂共同研究开发染色工艺，以适应现代染色品种的需要。

　　(1)活性染料短流程湿蒸轧染工艺技术

　　随着全球气候变暖，休闲服装大量流行，对天然纤维棉和棉混纺及再生纤维的产品产量要求不断增加，染制这些产品所需要的染料也大量增加，其中活性染料是各种染料中应用面最广、用量的染料，在国产染料中发展最快，也是进口数量最多的。但是，活性染料存在着固色率低、色牢度中等、污水色度浓三大问题。短流程湿蒸轧染(简称：湿短蒸)工艺技术恰好有利于解决这些问题，活性染料湿蒸工艺，是织物经浸轧染液后不经烘干干燥，直接湿态汽蒸，因没有烘干，染料不会泳移，故染品色泽均匀。缺点是如固色碱剂选择不当，湿态汽蒸的固色率不高，染料损失高达30-50%。为此，国外开发了名为Eco-steam的短流程湿蒸工艺。它是在蒸箱入口处加装电红外加热器，对浸渍过的湿织物进行加热，织物迅速升温后再进入蒸箱，蒸箱内的载热体是少量蒸汽和热空气的混合气体，籍干湿球温度计自动调节反应温度及相对湿度。固色1min活性染料即固着于纤维，提高了给色量，并具有渗透充分、色泽均匀的优点。

　　采用短流程湿蒸轧染工艺技术耗盐少，甚至不耗盐；由于轧染液后不经烘干而直接进入还原蒸箱，缩短了固色时间；蒸箱温度高湿度大不仅提高了固色率，而且减少了排污。短流程湿蒸工艺技术在国内虽然推广没有几年，但由于节能减排效果显著，物耗小，成本低，工艺技术已日臻成熟。

　　活性染料短流程工艺技术可以提高染料固着率和织物的表观给色量以及鲜艳度；符合小批量多品种的要求，工艺流程短和固色时间短，提高生产率；节约能源和染化料成本，减少环境污染。需注意之处是：轧液要均匀，使用计量泵给液，蒸箱要严格控制温湿度。

　　(2)“Econtrol”染色工艺技术

　　现在许多染整设备制造商和染料生产商联合开发新工艺。其中值得一提的是由门富士(Monforts)和捷利康(Zeneca)联合开发的 “Econtrol”染色工艺技术。该工艺用于纤维素纤维的活性染料连续染色，它无需使用尿素、水玻璃、烧碱、盐等助剂，在此工艺中利用二氯均三嗪类染料的高反应性与织物在干燥中保持一致的湿度的特性一起开发，结果获得得色量且可以不用大量的碱剂，只要10g/L碳酸氢钠和1-2g/L润湿剂即可，以前使用的助剂被烘干时可控制的蒸汽含量所代替。其烘干条件为110—130℃停留2min。烘箱内气体中蒸汽体积占25%，此时，烘干织物温度可达 68℃(湿球温度)。这样活性染料可在织物上达到高的固色率。门富士(Monforts)的“Thermex”热风烘燥机带有湿度监控装置，用于监测控制在热风中循环空气的蒸汽含量，具有很低的能源消耗。

　　“Econtrol”染色工艺技术是一种新的染色方法，只用染料、碳酸氢钠、润湿剂，其浴比为1：0.7；不需要汽蒸工序；利用热空气固着法，日晒牢度不会降低；而染色时间仅为2分钟。利用该工艺技术染色染料很少泳移，织物手感柔软，绒类织物不会被压坏，紧密织物透芯好，毛巾布上不会有“条纹”，死棉能较好地盖住，粘胶织物上无“霜花效应”。由于该工艺技术简便、高效、节能且易控制，还可减轻环境负担。“Econtrol”染色工艺技术所使用的设备无红外线预烘，无汽蒸箱，也不用二组分的计量泵，只需要一个热风烘干机，占地面积相对较小。由于避免用强碱、尿素和盐，不仅降低了消耗，而且减少了环境污染。

　　“Econtrol”染色工艺技术给染色提供了一个简单、经济、有效、保护环境和生态的、节能的和易控制的工艺选择。但目前在我国由于设备、染料和技术掌握等原因，应用并不普遍。

　　(3)活性染料冷轧堆染色工艺技术

　　冷轧堆染色工艺技术和设备具有节能、高固色率、污水排放量少等特点。据报道，欧洲活性染料染色有三分之一是采用冷轧堆染色工艺技术加工。近年我国能源成本增加以及染料品质改进、新品种面市，印染厂采用冷轧堆染色工艺技术也越来越多。不过冷轧堆工艺技术对使用者需要具有一定的管理和技术水平。其主要特点是：①染液中同时有一定比例的染料和碱剂，在室温条件下经过长时间的堆置，使染料在布面上吸附、扩散和固着三个阶段同时缓慢进行作用，可以提高染料固色率达90%以上，因此可以节约染料约10-20%；②和连续染色的轧、烘、轧、蒸工艺技术相比，可节省水、电、汽等资源在20%左右；③染液中电解质用量少，染料利用率高，环境污染少；④由于作用时间长，染料对织物的纤维渗透优良，可大大改善染色织物纤维的“环染”现象，特别是灯芯绒织物可以改善露底现象；⑤冷轧堆染色工艺技术适应面广，可广泛适用于各种厚、薄型织物，也可用于毛巾或针织物等的染色。很多印染厂应用活性染料冷轧堆染色工艺技术已取得了很好的经验。

　　活性染料的特点是染浴中盐量越高固着率越高，浴比越大固着率越低。冷轧堆染色工艺是各种工艺中浴比最小的，因此有利于高比例固着。最适用于此工艺的是乙烯砜型活性染料。

　　冷轧堆染色法有长时间堆放法(一浴轧堆法)和短时间堆放法(简称KKV法)，以短时间堆放法应用最广。具体做法是将染液与碱剂分别配置，浸轧时染液与碱剂按比例在料缸内混匀后注入轧槽进行轧染；也可将染液与碱剂以计量泵按比例注入轧槽进行轧染。这种方法既了染液的稳定性，又有适量的碱剂进行固着，因此堆置2~3个小时即能达到固着牢度，而延长堆置时间只会加大渗透度，不会影响色光。为使渗透、牢度和染料利用率都高，故大多采用堆置12~24小时。一般工艺流程为坯布退煮漂→浸轧染液→打卷堆置→水洗皂煮→水洗烘干。该工艺中的碱剂可使用硅酸钠(50mL/L)＋38°Bé烧碱(20-35mL/L) 或38°Bé烧碱(10-20mL/L)+盐(38g/L)，温度20-25℃。

　　冷轧堆染色技术目前接头印是影响产品质量的主要疵点，因此要使用二线或三线包缝机接头。染液一定用软水，洗水也用软水，因硅酸钠与硬水中的钙镁离子反应形成不溶物，易造成手感不良及浮色沾污。若水质不好可使用助剂进行软化。

　　冷轧堆染色工艺流程短、使用设备少且设备结构简单，投资相对也少；室温上染能耗小；染色浴比小，上染率高，废水排放少，自然污染也就小；而且成本低且质量好，尤其适宜小批量多品种的染色加工。

　　冷轧堆染色工艺技术应用的设备相对也比较简单。

　　(4)分散染料微胶囊染色新技术

　　微胶囊新技术在20世纪已广泛应用于医学、农药、石油等领域，如今国际上已把该项技术列为21世纪重点研究和开发的高新技术，而染整行业对此还是近年开始研发的新技术。由于分散染料是一种疏水性强而水溶性小的非离子型染料，在制备和使用中都要加入多种助剂，如分散剂、匀染剂、增溶剂等，才能进行染色，但因此却增加了染色废水的色度以及COD、BOD等的负荷，增加了污水处理的难度。

　　目前国内研发的分散染料微胶囊，主要是利用微胶囊的缓释功能，由于微胶囊的有效隔离性能和控释性能，使染色速度减缓，不仅可以达到匀染目的，而且可以省略许多助剂。

　　由于分散染料微胶囊染色技术在国内属于初始阶段，染色和制备机理大致如下：是以高分子成膜材料做为微胶囊的壁材，将分散均匀的染料细小液滴或固体颗粒包覆，形成微小的颗粒，我们称为微胶囊。在染色时微胶囊内部的染料向壁外扩散，壁外的水向内渗透，形成交换直至内外达到平衡，使分散染料在纤维表面吸收而达到完全上染。

　　分散染料微胶囊染色新技术无需新的染整设备，利用原有的高温高压溢流染色机、高温高压卷染机及热熔染色机即可进行。

　　(5)植物染料染色的新进展

　　人类在很久以前就开始使用天然染料，这是人类文明的标志。我国是应用天然染料最早的国家，据考证远在旧石器时代的山顶洞人时期，已经开始使用氧化铁作为红色颜料为装饰品着色。植物染料染色在春秋战国以前就开始应用，至明请两代染料植物的种植、制备工艺，印染技术等方面均到鼎盛时期。印染艺人通过大量的实践和不断摸索，创造并积累了天然染料提取、染色、印花一套完整的技术。但随着现代工业革命的兴起，合成染料以其丰富多彩的颜色、低廉的价格以及优良的色牢度得到广泛的应用。天然染料在迅速崛起的合成染料面前逐渐失去了昔日的辉煌，提取天然染料染色、印花的古老技术也被慢慢摈弃，几近绝迹。染料应用的历史长河缓缓流到今天，人们才逐渐注意到合成染料除色谱齐全、生产和印染工艺可工业化、标准化外，同时也导致了严重的环境污染、能源和资源不可逆转性消耗，以及影响人类健康的问题。逼迫人们又重新审视天然染料印染的问题，特别是天然植物染料染色的问题。

　　天然植物染料是以植物为原料，从植物中萃取。植物染料来源于植物，它具有再生性。植物染料直接取自于大自然，它本身结构的形成完全是自然形成的结果，期间不会涉及任何化学原料。植物染料原料均是来自绿色可再生资源，受污染少，安全性好，不含有任何有害元素，并且经过严格的筛选，不仅无毒无害，而且还有医疗和保健作用，对人类的健康和延续具有深远的意义，这是合成染料难以比拟的。天然植物染料在印染生产整个过程中，对生产环境无污染，不会对人体健康产生任何伤害，排污也不会对人类生存环境产生不良影响。印染加工工艺生态化，染色固色过程无需任何人工合成化学品，只在弱酸浴中进行，达到现代生态纺织品的要求。

　　目前，由陕西盛唐植物染料公司在国外开发生产的天然植物染料已达红、黄、绿、黑、蓝五大系列，20多个品种，印染颜色1000多种，可染棉、麻、毛、丝等多种纤维，产品达到了欧盟Oko-Tex100的质量标准。在我国山西彩佳等部分印染厂试染结果，染色织物的色牢度可以和现用的活性染料媲美，可天然植物染料所赋予纺织品的抗紫外线等一些特殊性能是合成染料所不能达到的。

　　天然植物的可再生性及植物染料优良的染色和保健性能，弥补了合成染料原料的短缺和不足，染色过程环保，节约资源，不危害环境，且染色纺织品对人体无害。所以，天然植物染料染色符合国家节能减排基本国策，可印染行业可持续发展，值得推广应用。

　　(6)超临界二氧化碳(CO2)染色工艺技术的发展

　　超临界流体拥有各种特出的性能，当温度和压力超过液态和气态的临界点时，物体就会进入超临界区，我们利用这种超临界状态，能轻易地对纱线和织物进行染色，染色后纱线和织物的色牢度非常良好，手感非常柔软，且色泽均匀。鉴于人们对环保意识的日益增强，提出了超临界无水染色技术。由于二氧化碳(CO2)临界温度为31.1℃，临界压力73.8Pa，拥有良好的稳定性和易操作性，因而这种技术利用二氧化碳(CO2)超临界流体作为染色介质。

　　现代的研究表明：聚酯(包括超细)、聚酰胺、三醋酸等纤维均可使用该工艺染色。超临界CO2染色的优点是不用水、不用助剂、无需烘干，染色时间短，也无需后处理，在色牢度、手感和外观等方面的染色质量非常优秀，所使用的CO2无毒且能循环使用。目前德国西北纺织研究中心、香港生产力促进局和我国东华大学国家染整试验中心及有些厂家都在开展这方面的研究，探讨亲水性纤维如棉、麻及粘胶等在超临界CO2中的染色以及开发相应的染料系统。超临界CO2在纺织工业中的应用将不局限于染色工序，也许对整个染整工程技术发挥创新作用。

　　(7)泡沫染色的新概念

　　泡沫整理技术用于染色是近几年的事，首先用在牛仔布涂料加色上取得了很好的效果。活性染料和涂料的染色也在不断的完善之中。与常规的浸轧法相比较，泡沫染色更节能。它的主要特点是：①染液施加均匀。泡沫染色技术首先用泡沫发生器将染液泡沫化，然后通过施泡机的施加棒施加于织物表面。只要织物平整，施加于织物表面的染料就一定是均匀的。可是在浸轧法染色中，染色是否均匀和织物幅宽有很大关系。幅宽越宽，要作到均匀上染困难就越大。泡沫染色与幅宽没有太大关系。在这一点上，其他染色方法显然都不能与之相比。②避免染料泳移。泡沫染色织物带液率很低，也不会超过40%，所以在后续烘干过程中，由于烘干不均匀产生染料泳移的现象就不会发生，也就不会产生边中色差。而常规浸轧法，由于织物带液率高，那些对纤维亲和力低的染料，极易在烘干过程中产生泳移，造成边中色差。③染液浓度一致。由于染料对纤维亲和力不同，浸轧法中浸轧槽内的染料浓度会随着染色的进行而不断发生变化，往往产生前后色差。到目前为止，这个问题基本还是靠技术人员的经验来解决。而泡沫染色则完全不存在这样的问题，整个染色过程中染液已泡沫化，各种化学品的浓度始终是不会改变的。再加上的泡沫施加量的控制，使织物染色前后得色一致，颜色稳定应该是比较容易作到的。④泡沫染色由于是把起泡后的染料溶液均匀地施加于织物表面后，再通过轧车挤压，可以使染料在织物中很好渗透，因此，染色牢度和浸轧法一样，不存在什么问题。⑤可以实现污水的零排放。泡沫染色，残留的仅仅是少量的泡沫，而且这些泡沫破泡以后得到的染液浓度与配方浓度完全一样，多数情况下可以回用，避免了常规浸轧法轧槽中剩余的染液必须放掉的问题。

　　泡沫染色可以显著地降低能耗，提高生产效率，提高产品质量，促进新产品开发。节省染化料，降低生产成本，可以作到污水的零排放。在节能减排、保护环境的今天，泡沫染色技术必将得到迅速发展。

　　二、染色节能减排设备的新发展

　　近年来，随着小批量多品种的纺织品市场需求，以及人们环保意识的日益增强，现代的染整设备的开发也更注重经济性和生态性。一个非常明显的趋势是：在 2008年7月上海“中国国际纺机暨ITMA亚洲纺机展”中染整设备厂商在口头介绍或书面材料中都强调自己开发或改进的一系列装置，都是为了节省能源、降低耗水和减少染色时间。就染色设备来说其发展特点可以总结为：①开发特别设计的染色设备以适应新型纤维及类别品种的特殊需要。②以经济和生态为目标，注重能源的节约与利用。③提高自动化水平，广泛采用计算机控制。④强调生产柔性，以适应小批量多品种、小浴比、快速、低张力和柔和处理的生产工艺。总之，染色设备近几年技术进步瞄准了染色产品的质量和经济性的化，“为了更少，必须更多”即为了减少消耗，降低环境污染，在设备上设计和采用了更多性能优良的自动化在线检测和控制仪器仪表，水及热能回收利用装置。

　　三、我们的差距和不足

　　这几年虽然业内在节能减排做了一些工作，但是，存在的问题仍然不少，也不小。首先是有些领导和工厂主还没有真正认识到人类赖依生存的资源正在急速减少，而人类生存的环境正在急剧恶化。依然只求眼前的政绩，不管将来子孙发展。只求自己赚钱，不管别人生存。对节能减排工作阳奉阴为，并没有真正落实。其次是自改革开放以来，印染行业虽得到快速发展，但并没有执行污水处理、烟尘排放等环保设施同时设计、同时施工、同时投产的三同时的规定，大部分企业基本没有污水处理等设施，积重难返。再次就是由于上述问题的存在，企业在选用染整设备上，只管能用不能用，而根本不管好不好，更不用谈是否节能减排。所采用的工艺技术只要能生产出产品，而很少关注消耗高低。这样做的结果，是耗费了大量资源，并没有取得理想的经济效益。第四就是我国的染整设备和前述的国外先进的染整设备确实存在不小的差距。主要体现在①我国染整设备市场的恶性竞争，导致设备选材不严谨，制造精度不高，造成染整设备稳定性、可靠性差，跑、冒、滴、漏长期难以解决，生产效率相对比较低。②虽然近几年国产染整设备也采用了一些数字化新技术，但是在工艺参数在线检测、控制系统水平仍然不高。而国外染整设备普遍装有高精度的织物门幅在线检测、无接触布面温度监控、碱度在线监控、剩余含水率检测、张力检测、控制和补偿等一系列染色工艺参数检测和控制装置，大大提高了设备自动化水平，提高了染色一次成功率。③ 由于国外染整设备自动化水平比我们高，导致设备能耗、水耗及染化料消耗均比我们低的多。④由于国内印染及相关企业大都在做商品，而不是在做产品，染化料的质量比国外也有差距，也造成排污量大，污染环境的问题。⑤这几年虽然我国高等院校培养了不少的染整技术人才，但是由于多种原因，留在染整企业第一线工作的却寥寥无几，造成染整行业高技术人才匮乏。高新技术即使采用，也无人使用的问题越来越突出。印染企业缺乏即懂管理，又懂技术，即懂设备，又懂工艺的人才才是今后推广节能减排技术和设备的关键所在。

　　四结束语

　　节能降耗减排是中国国情的要求，已经成为我国的一项基本国策。印染行业的发展越来越多地面临资源、环境的约束，环保问题不彻底解决，印染企业生存和发展也就成了一句空话，印染行业的可持续发展也就无从谈起。染整企业及染整从业人员只有按照科学发展观和可持续发展的要求，提高质量意识、标准意识，提高自主创新能力，节约能源，降低消耗，保护环境，落实企业社会责任，节能减排的染整设备才得以使用，节能减排的工艺技术才得以推广，除此之外没有捷径可走。