Recycle PET再生滌綸機織面料的染整工藝探討

薛以強 李 峻

（1.蘇州南華紡織整理科技有限公司 , 江蘇蘇州 215228 2.江蘇省紡織工程學會染整專業(yè)委員會 , 江蘇蘇州 215000）

近年來，再生PET纖維的發(fā)展迅速，其生產(chǎn)的各種新型的環(huán)保再生面料，在國外尤其是歐美發(fā)達國家很受青睞，用途非常廣泛，可以用于服裝用紡織品：如運動服裝、戶外運動用品面料等；休閑用紡織品：如登山包、箱包用料以及雨傘面料等；工業(yè)用紡織品：建筑基布、工裝面料等以及家用紡織品。

Recycle PET面料利用可樂瓶回收的再生環(huán)保纖維原料，將回收的可樂瓶輾成碎片后，經(jīng)過抽絲加工制成再生滌綸長絲，可循環(huán)使用并有效減少二氧化碳的排放量，比常規(guī)流程生產(chǎn)的聚酯纖維節(jié)省近80%的能源。與普通滌綸相比，再生滌綸的吸濕性、透氣性佳，可廣泛應用于運動類服裝的生產(chǎn)。但是，再生滌綸的含油率較高、剛性大，其強力、耐熱性不及普通滌綸，廠家生產(chǎn)的每批再生滌綸在性能、色澤上有一定差異，因此增加了其后續(xù)加工的難度。

隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，資源短缺和環(huán)境惡化的矛盾日益顯現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計，用1噸廢PET瓶可以生產(chǎn)0.98噸左右的再生PET纖維，少用6噸石油，3立方米的填埋空間。為此，廢舊塑料的回收利用，生產(chǎn)再生滌綸是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，建設資源節(jié)約型社會的必然選擇。目前，關于于再生滌綸紡紗、織造方面的研究較多，再生滌綸已經(jīng)應用于混紡紗、地毯、服裝、床上用品等，但對其染整方面的研究還很少，大部分廠家用普通滌綸的染整工藝對再生滌綸進行處理，導致最終面料出現(xiàn)強力低、染色不勻、有皺印、批差大等問題。本文針對以上問題對再生滌綸機織面料的染整工藝進行探討。

1 試驗工藝

1.1 試驗面料

再生滌綸：以200D/100F 儀征化纖再生FDY滌綸長絲的滌綸牛津布；

普通滌綸：以200D/100F 恒力化纖FDY滌綸長絲的滌綸牛津布。

1.2 試劑與儀器

助劑：高效退漿精練劑S-310A、TS-30（蘇州森立）、精練去油劑HK1018A（寧波華科）、精練退漿劑RAX100（天津達一琦）、燒堿（工業(yè)級）、高溫分散勻染劑LV-435（蘇州維明）、冰醋酸（工業(yè)級）、醋酸鈉（工業(yè)級）、螯合分散劑700JP（蘇州維明）等。

分散染料：德司達的大愛尼克斯ETD系列（黃棕ETD300%、紅玉ETD300%、藍ETD300%）

分散黃棕S-ER150%、分散紅F3BS150%、分散藍2BLN 200%等。

儀器：常溫振蕩染樣機（臺灣高鐵）、紅外線染樣機（臺灣瑞比）、Datacolor 650測色配色儀(美國Datacolor公司)、 耐洗色牢度實驗機、耐光牢度試驗機（James H.heal & Co.Ltd.Halifax England）、強力測試儀、汗?jié)n色牢度烘箱（南通宏大實驗儀器有限公司）等。

1.3 染色配方

分散染料 %(o.w.f) X

冰醋酸 g/L 0.8

高溫分散勻染劑 g/L 1

醋酸鈉 g/L 1

螯合分散劑g/L 0.3

1.4 染色工藝曲線

圖1 染色升溫曲線

2 測試方法

2.1 退練精練劑試驗

2.1.1 對紡紗油劑的乳化性

2.1.1.1 測試用水：配制30%液堿 20g/L堿水備用

2.1.1.2 測試用油配制：紡紗油劑60克、硅油15克、機油20克、5克高熔點白蠟；再加入油溶性染料 0.2克，加熱70℃充分溶解后冷卻使用。

2.1.1.3 測試液配制：

精練劑 2-5 克

堿水 44.5-47.5克

測試用油劑 0.5克

總計 50克

2.1.1.4 試驗步驟：

稱取精練劑2-5克，分別加入測試用堿液44.5-47.5g攪拌均勻后，再加入0.5 g配制好的試驗用油劑；將以上的測試液充分攪拌后加熱處理90-95℃/20分鐘后，冷卻至80℃，倒入透明玻璃瓶中，靜置后觀察乳化性。

2.1.2 對漿料遇酸凝集防止效果

測試液配制（模擬退漿液）：以250毫升玻璃錐形瓶取100克純水，加入1克 燒堿（30%）攪拌均勻后，加入1克的丙烯酸漿料HW-200，攪拌均勻至完全溶解，再加入退漿精練劑1克充分攪拌均勻。

將約0.8克的冰醋酸滴入調配好之模擬退漿液測試液，調整pH至5并加以攪拌，置入甘油打色機內以98℃處理5分鐘后，觀察漿料凝集情形。

2.2 對于再生滌綸纖維的染色性能的測試方法

2.2.1 色差的測試方法

使用Datacolor650測色配色儀器得到不同批次織物染色后的顏色差異ΔE。

2.2.2 相對上染率的測試方法

相對上染率=A/B×100%

其中：A— 某條件下染出的織物K/S值

B— 135℃×30min條件下染出的織K/S值K/S值通過DATACOLOR讀出

2.2.3 力份的測試方法

力份通過DATACOLOR讀出

其值表示的意義：測試樣與標樣染色深度的百分比。

2.2.4 強力損失率的測試方法

強力試驗按照美國材料與試驗協(xié)會標準ASTM D 3786 規(guī)定進行

強力損失率=（P0-P1）/ P0 ×100%

其中：P0為處理前織物脹破強力； P1為處理后織物脹破強力。

2.3 染色牢度測試方法

2.3.1 耐水洗牢度的測試方法

耐洗色牢度試驗按照ISO 105：C06規(guī)定進行。

2.3.2耐汗?jié)n牢度的測試方法

耐汗?jié)n牢度試驗按照ISO 105 E04紡織品 色牢度試驗 第E04部分：耐汗?jié)n色牢度酸汗?jié)n牢度部分的規(guī)定進行。

2.3.3 耐光牢度的測試方法

耐光牢度試驗按照ISO 105 B02 紡織品 色牢度試驗 第B02部分：耐人造光色牢度：氙弧燈試驗的規(guī)定進行。

2.3.4 色牢度評級

色牢度評級按照ISO 105 A02紡織品 色牢度試驗 第A02部分：評定變色用灰色樣卡及ISO 105 A03紡織品 色牢度試驗 第A03部分：評定沾色用灰色樣卡評定。

3 試驗結果與討論

3.1 再生滌綸纖維自身性能對染色效果的影響

由于再生滌綸纖維的生產(chǎn)工藝較長，原料多樣，故生產(chǎn)出的再生滌綸的質量較難控制。表1為不同批次的再生滌綸織物，應用同一染色處方，同一染色工藝染出來的織物色差情況。從表1可以看出，采購的再生滌綸，即使出自同一廠家、同一型號，不同批次間的產(chǎn)品也會有較大差異，尤其在強力和色光方面尤為明顯。對于此情況，我們在每筒紗線織造前對其強力進行檢測，只有檢測合格的紗線我們才會繼續(xù)使用；此外，即使之前做過的顏色，不同批次的織物染色前均要重新復樣，以免不同批次織物底色的差異造成最終色光的差異。

表1 再生滌綸自身性能對染色效果的影響

3.2 再生滌綸牛津布的前處理工藝的制定

3.2.1 精練退漿劑的選擇

由于再生滌綸牛津布的含油量和含漿料較普通滌綸布要高，所以在前處理工序中，根據(jù)所染顏色深淺，優(yōu)選前處理助劑，要求精練退漿劑具有去油退漿的綜合能力好，其乳化力穩(wěn)定以及對漿料遇酸凝集防止等性能。我們選擇幾款精練退漿劑進行性能比較見表2（按照2.1試驗方法），實驗結果表明，其中綜合性能以S-310A最好，其次RAX100較好。

表2 前處理精練劑的各項性能對比

3.2.2 前處理溫度的選擇

我們選擇精練退漿劑S-310A和RAX100進行再生滌綸布前處理溫度的試驗，見表3。試驗表明：對選用S-310A進行三個精練溫度條件（95℃、100℃、110℃）下的精練綜合效果分析來看，再生滌綸布比普通滌綸布的前處理工藝溫度（95℃）略微提高，有助于除油性能的改善，以及保證最終布面的染色效果良好。實驗結果表明，S-310A在精練溫度110℃的效果最好。

表3 精練退漿劑在不同精練溫度下的性能影響

3.3 再生滌綸牛津布的染色工藝的制定

3.3.1 再生滌綸的分散染料選擇

我們根據(jù)再生纖維生產(chǎn)廠家提供的再生滌綸紗線進行染色試驗來看，其上染速度較普通滌綸紗線要快，因此在選擇分散染料時，預先考慮選用適合快速染色或者中高溫區(qū)域內容易上色，而且勻染性和覆蓋性良好的分散染料，其中尤為適合的是德司達的EDT系列的分散染料和部分國產(chǎn)分散染料（S型或者SE型），這里重點考慮一些染色工藝的制定。

3.3.2 再生滌綸升溫曲線的制定

圖2中是德司達的分散染料紅玉 ETD300%(1%o.w.f)對再生滌綸與普通滌綸的上染速率曲線，從圖中可以看出，與普通滌綸相比，再生滌綸能在較低溫度時完成上染過程，所以在制定再生滌綸染色工藝時，升溫速率應比普通滌綸慢，染色保溫溫度可比普通滌綸低。我們通常生產(chǎn)普通滌綸織物的染色溫度制定為135℃，而再生滌綸織物的染色溫度，我們設定在125-130℃范圍內。

圖2 再生滌綸與普通滌綸織物上的相對上染率曲線

3.2.3 染色保溫時間的制定

圖3是保溫時間對分散染料紅玉 ETD300%L(1%o.w.f)的染色深度影響。從圖3可以看出，由于再生滌綸的纖維晶體排列不緊密，同樣時間內再生滌綸織物染色后顏色更深，因此，再生滌綸織物染色時可以適當減少染色時間。一般普通滌綸織物染色時間為30min，再生滌綸織物染色時間為20min。

圖3 保溫時間對分散染料紅玉 ETD300%(1%o.w.f)的染色深度影響

因此圖3可以表明再生滌綸的得色量要略大于普通滌綸。所以用相同處方染色，再生滌綸的顏色要比普通滌綸略深。

3.2.4 染液pH 值的制定

普通滌綸用分散染料染色時，一般pH值控制在4-5，由于pH值的確定主要和染料的結構有關，所以，對于再生滌綸織物的染色，其pH值的控制和普通滌綸基本一致。

3.3 再生滌綸還原清洗工藝的制定

滌綸織物耐堿性差，再生滌綸由于采用可樂瓶回收的再生纖維原料等，其耐堿性更差。所以，再生滌綸織物做還原清洗時要格外注意清洗液的燒堿用量，表4中是不同pH值的堿液85℃處理20min后再生滌綸的強力保留率。

表4 染色后還原清洗液pH值對強力的影響

從表4可以看出，當pH值大于11以后，再生滌綸的強力損失嚴重，故我們在制定還原清洗工藝時，要控制pH值不超過11，通常片堿用量控制在2g/l。

3.4 再生滌綸面料各項牢度測試

表5、6分別為選用分散染料紅玉ETD300%在普通滌綸用135℃×30min染色工藝、再生滌綸用125℃×20min工藝條件下，最終織物耐水洗色牢度、耐酸汗?jié)n色牢度和耐光色牢度的測試結果。

表5 染色試驗后耐水洗色牢度

表6 染色試驗后和耐光色牢度

從以上的色牢度測試結果可以看出，經(jīng)以上工藝染出的再生滌綸與普通滌綸各項牢度相近。

4 再生滌綸機織面料的生產(chǎn)實踐

我們根據(jù)再生滌綸機織面料的大量試驗結果，選定在高溫高壓卷染機（無錫永利印染機械有限公司）上進行生產(chǎn)，以下為200D/100F 再生FDY滌綸長絲的滌綸牛津布生產(chǎn)工藝為例。

4.1 卷染機前處理工藝

（1）前處理精練退漿液配方：

30%燒堿 g/L 50

高效退漿精練劑S-310A g/L 2.5

螯合分散劑g/L 0.5

110℃ 保溫1-1.5小時（6-8道），水洗100℃一道、90℃一道 80℃一道，冷洗一道完畢。

（2）工藝曲線圖

4.2 卷染機染色工藝

（1）分散染料染液配方：

分散藍2BLN 200% % (o.w.f) 1.82

分散紅F3BS150% % (o.w.f) 0.67

分散黃棕S-ER150% % (o.w.f) 0.12

高溫分散勻染劑LV-435 g/L 0.8

螯合分散劑700JP g/L 0.5

冰醋酸調節(jié)PH 4-5

染色溫度 125℃，75℃至105℃之間的升溫速率必須控制在1℃/分鐘，升至125℃

后保溫30-40分鐘（2-4道），然后排氣降溫排液，還原清洗。

（2）還原清洗液配方：

液堿 g/L 2

保險粉 g/L 2

清洗溫度80℃二道

4.3 定型工藝

由于再生滌綸干熱收縮率或沸水收縮率差異較大，在印染加工受熱處理時會產(chǎn)生不同收縮,會造成布幅寬窄不一，形成不規(guī)則的條形皺痕，所以再生滌綸比普通滌綸的熱定型工藝控制稍嚴格，具體定型工藝如下（按八節(jié)烘箱為例）：150℃（二節(jié)）、165℃（二節(jié)）、175℃（四節(jié)）。

5 結論

5.1 本文討論了再生滌綸纖維自身性能對染色效果的影響，由于再生滌綸纖維性能比普通滌綸纖維在染整加工過程中更不穩(wěn)定，要求每批再生滌綸面料在染色前需重新復樣和調整染色配方。

5.2 對于再生滌綸機織面料的前處理工藝的制定，宜選用去油、乳化、滲透和防止?jié){料反沾等性能良好的精練退漿劑S-310A，前處理精練溫度控制在110℃，其效果比較理想。

5.3 對于再生滌綸機織面料的分散染料選擇，宜選用適合快速染色或者中高溫區(qū)域內容易上色，而且勻染性和覆蓋性良好的分散染料。在染色過程中，75-105℃間的升溫速率控制在1℃/分鐘為最佳。

5.4 再生滌綸機織面料的染整加工，我們采用在高溫高壓卷染機上進行前處理和染色，必須嚴格控制布面的折皺和平整度，例如：現(xiàn)場做到干布進缸、干布回平、張力均勻、溫控恒定等要求；定型溫度嚴格控制。

5.5 Recycle PET再生滌綸面料在未來的能源利用和循環(huán)經(jīng)濟過程中，具有很大的發(fā)展空間。本文提出一些改善再生滌綸面料在染整過程中的染色均勻性、布面平整、批差等問題，為再生滌綸面料的染整開發(fā)提供了一定的實踐經(jīng)驗。

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