液體分散染料的研磨設備及印花工藝

液體分散染料的研磨設備及印花工藝

0液體分散染料粉末狀染料對加工設備的適應性強，操作簡單，生產技術要求低，儲存穩(wěn)定性好，因此得到了廣泛應用。從應用角度和低污染的印染技術而言，液體染料的應用性能明顯優(yōu)于固體染料。早期，曾出現(xiàn)類似液體染料的漿狀或膠漿劑型，但因貯存不穩(wěn)定和應用性能較差而逐漸淘汰。隨著印染行業(yè)對節(jié)能減排和降耗要求的提高，液體分散染料的開發(fā)和應用得到了快速的發(fā)展與粉末狀染料相比，液體分散染料具有如下優(yōu)點：良好的應用性能，如調漿或配制染液時計量準確和方便；染料的分散性較好，不易結塊；液體分散染料中的助劑量遠低于粉末狀染料，能減少連續(xù)軋染時染料的泳移現(xiàn)象；容易制備成納米級顆粒，提高染料的上染和固色率；不需要噴霧干燥，降低染料商品化的成本，提高生產量，節(jié)約生產成本；能從源頭大幅度降低印染廢水和廢渣排放1液體分散染料的制造1.1染料制備工序分散染料原染料（濾餅）不能直接應用，需經適當后處理加工來提高染料的應用性能和制備標準化強度（力份）。除不需要噴霧干燥外，液體分散染料制備工序與粉狀分散染料類似，但技術指標存在一定的差異，見表1。染料濾餅的研磨（或稱砂磨）是制備粉狀染料和液體染料的重要環(huán)節(jié)，因為純分散染料是高熔點的晶體，水溶性較弱，需要利用分散劑與染料的相互作用，才能獲得良好的染料顆粒直徑和良好的水分散懸浮性。粉狀染料的研磨劑多采用陰離子型，如分散劑MF、分散劑N、分散劑CNF等；而液體染料用研磨劑可選擇的范圍較廣泛，有陰離子型、非離子型、染料助溶劑等1.2與顆粒砂磨機配合使用制備液體分散染料，要選擇合適的研磨（砂磨）設備。主要有三種砂磨裝置可供選用：一是以玻璃珠為研磨輔助材料的釜式砂磨裝置，在研磨劑存在下攪拌研磨一定時間，制得染料粒徑滿足要求的液體染料。釜式砂磨裝置的應用最廣，投入成本最低，但研磨效率較低。二是以氧化鋯為研磨輔助材料的砂磨機，有臥式連續(xù)砂磨機和立式連續(xù)砂磨機兩種可供選擇，氧化鋯的細度和硬度高于玻璃珠，其研磨效率較高。工廠應用表明：臥式連續(xù)氧化鋯的砂磨機僅是一種輔助砂磨裝置，仍需要與釜式砂磨裝置配合使用。如先采用氧化鋯砂磨，再采用玻璃珠砂磨；或先采用玻璃珠砂磨，再采用氧化鋯砂磨；或采用組合砂磨，分散染料的研磨效率為玻璃珠砂磨的5～7倍；但臥式離心砂磨機的內表面磨損，極易出現(xiàn)過熱現(xiàn)象造成停機，即使有冷卻夾套也不能完全解決。而立式連續(xù)砂磨機能從根本上解決臥式離心砂磨機的內表面磨損和過熱停機問題。試驗表明其研磨效率為臥式連續(xù)砂磨機的2～3倍，但也需要與釜式砂磨裝置配合使用。另外，開發(fā)液體分散染料的同時，應該與染料的應用性能相對應，加強染料應用的基礎研究，才能開發(fā)出低污染、低廢水排放和染料應用性能良好的液體染料。1.3分散劑性能分析基于分散染料弱水溶性性質，無機或有機納米材料的制備技術可供參考。提高液體微水溶性固體顆粒的研磨效率和穩(wěn)定性主要有如下幾類助劑：(1）表面活性劑萘系磺酸甲醛縮合物（如分散劑NNO）是有效的分散染料研磨劑，萘系磺酸甲醛縮合物的磺化度不僅影響染料研磨效率，還會影響染料分散熱穩(wěn)定性(2）高聚物分散劑水性涂料中水作為連續(xù)相，具有高表面張力和低黏度。由于黏度過低，其高密度顏料可能會沉降，而適量的增稠劑能保持無機顏料的懸浮，需要了解靜止狀態(tài)與最高剪切狀態(tài)下的黏度比和流變性，才能制備穩(wěn)定的水性涂料(3）超分散劑超分散劑是一種聚合物型分散劑，相對分子質量在1000～10000之間。該分散劑用錨固基團代替親水基團，一旦與染料/顏料吸附，不易解吸；聚合物的溶劑化鏈取代親油基，能起到有效的空間穩(wěn)定作用；形成極弱的膠束能起到潤濕和保護作用2液體分散染料的應用2.1液體分散黃的影響材料加工主要有“零材加工”、“增材加工”和“減材加工”三種，“減材加工”是污染的主要來源。四種印花方法的工序差異見表3，主要印花助劑差異見表4。近年來，針對固體粉狀分散染料印花的高污染現(xiàn)狀，我們從“增材加工”和“減材加工”原理出發(fā)，提出了“微量印花”的新概念?！拔⒘坑』ā笔且环N集直接印花和涂料印花的優(yōu)勢于一體的印花方法?！拔⒘坑』ā敝械摹拔⒘俊笔侵赣』ㄉ珴{中有效組分的施加量較低，即加工時選擇低含固率和高黏度的合成增稠劑，高粘接成膜性、柔軟型和較高染料固著率的黏合劑，以及不超過纖維飽和吸附或固著量的染料發(fā)色體篩網印花中的色漿，除染料外，糊料是最重要的印花輔助劑，糊料的性能（如成糊率、流變性、PVI值等）直接影響染料固著率、印花花型輪廓清晰度和色牢度。試驗比較了液體分散黃MR和粉狀分散黃6G對增稠劑PTF-3黏度的影響染料濾餅對增稠劑的降黏作用較小，而分散劑MF和CMF能產生極明顯的降黏現(xiàn)象，即粉狀分散染料存在明顯的降黏作用，其降黏程度取決于染料商品化中的研磨助劑量。因此，研究和開發(fā)合適的研磨助劑，既能滿足染料研磨的要求，又對印花色漿降黏程度較小，是實現(xiàn)低廢水和低廢渣排放的前提。2.2黏合劑對纖維或染料的作用黏合劑在涂料印花中的作用極為重要，是涂料印花良好色牢度的基礎。適用于涂料印花、低廢水排放印花和染色的黏合劑有樹枝狀聚合物黏合劑了解黏合劑和高聚物的玻璃化溫度、溶度參數(shù)等，能很好地說明黏合劑與纖維或染料的相互作用。黏合劑的T印花色漿中加入合適的黏合劑，除能提高分散染料對聚酯纖維的上染固著率外，還能改善增稠劑流變性或觸變性，提高增稠劑抱水性能，滿足精細印花對輪廓清晰度的要求；增強增稠劑與纖維結合，使其成為纖維一部分；能提高分散染料對纖維的染料轉移率，提高印花制品的色牢度；同時又能防止染料熱升華，減少纖維表面未固著染料；增強與纖維相互作用，提高耐堿皂洗性，阻止染料從纖維上脫落，防止染料沾色；具有較好的高溫成膜性，良好的熱穩(wěn)定性，手感柔軟2.3工藝路線的確定早期的滌綸熱溶染色采用粉狀分散染料、高分子糊料（如海藻酸鈉、羧甲基纖維素和淀粉）和防泳移劑為染色介質，通過連續(xù)浸軋將分散染料附著在纖維表面，再通過烘干和高溫焙烘，完成分散染料對纖維的上染和固著隨著液體分散染料開發(fā)取得明顯進步，純滌綸織物的連續(xù)熱溶染色在技術上成為可能。為提高純滌綸連續(xù)熱溶染色的均勻性和染料固著率，可以添加適量的黏合劑液體分散染料的滌綸連續(xù)熱溶染色工藝可分為四個階段：染液配制、均勻軋染、烘干、熱溶固色。(1）染液配制與傳統(tǒng)的滌/棉連續(xù)熱溶染色相比，液體分散染料中助劑含量較少，對染液的黏度影響較小，因此市售的增稠劑、黏合劑和防泳移劑的添加量也較低。當然，染液的泡沫要盡量少，pH值可控制在6.0～7.0，其他添加物不能引起染料分散劑沉淀。(2）均勻軋染軋染包括織物潤濕/浸漬和帶液量。應該選擇均勻軋車和控制穩(wěn)定的軋壓壓力，必要時可采用多浸多軋方法。為防止連續(xù)軋染頭尾色差，軋槽的容積要小，盡量降低軋液率和保持軋液率均勻。(3）烘干（預烘/烘干）烘干是保證均勻染色的基礎，可采用紅外線預烘、熱風干燥；或采用紅外線與熱風組合的方式。雖然，染浴中的增稠劑、黏合劑和防泳移劑具有防止染料泳移和遷移的作用，但烘干方法的選擇仍是防止染色色差和色斑產生的重要工序。(4）熱溶固色可選擇熱定形機或焙烘機。一般而論，熱空氣溫度越高，染料轉移率越大（有利于染料發(fā)色），但染料的干熱升華會導致染料散失在熱空氣介質中（如深色沾染淺色，發(fā)色變淺）；染料擴散/轉移率取決于染料本身性能和熱空氣溫度（170～210℃）等。分散染料熱溶固著的本質是借助聚酯纖維的熱塑性和與染料親和力而完成的“固（分散染料）-固（聚酯纖維）溶解”，因染料結構差異，染料的擴散和轉移率存在明顯差異，染色完成后，仍有部分染料被損失，即吸附損失（聚酯纖維表面浮色）和升華損失（取決于升華牢度及染料商品化組合）。因此，染料三原色的最佳熱溶溫度應選擇相同或相近發(fā)色溫度。高溫型染料（固色率較高、升華牢度較好）更適合深色三元色的選擇；低溫型染料更適合淺色三元色的選擇。從分散染料發(fā)色原理來看，經均勻軋染和烘干的滌綸染色織物，采用蒸化機也是可選擇的工序。因此，滌綸連續(xù)熱溶染色的工藝路線可根據現(xiàn)有設備來調整。對棉布印染廠，可選擇滌/棉連續(xù)染色的長車生產線；對化纖印染廠，可加裝均勻軋車、紅外線預烘裝置，在熱定形機上完成染色。3工藝短流程染色與粉狀分散染料相比，液體分散染料具有極明顯的短流程和節(jié)能減排的優(yōu)勢。技術與產品優(yōu)勢具體表現(xiàn)為：(1）染料制造時不需要噴霧干燥，染料商品化產量能提高5～10倍，不僅節(jié)約能源和降低生產費用，而且減少對環(huán)境的污染。(2）選擇合適的液體分散染料，能實現(xiàn)連續(xù)染色/柔軟一步法、連續(xù)