从第13届ITMA看世界印染工业的发展趋势（二）yd6501

  徐大有  上海新纺织实业有限公司（200040）

  潘跃进  上诲中大科拔有限公司（201702）

  沈安京  全国印染科技信息中心（200082）

原载：印染1999/11；36-44(本文祗摘录该文第五节以下的部分章节)

 

【叙词】染整工业 染整机械 发展 趋势 国际纺织机械展览会 ITMA

中图法分类号：TS190

 

5·2  明天的柒整工业——当前印染高新技术的发展前沿——四大发明

当今染整新技术的开发受到经济和生态这两个主要动力驱使，在整体上已通过技术演变达到高效生产，少用水、少污染的目的，但并非技术革命（Nothing revolutionary but plenty of Innovation）。然而，当前正在来临或即将来临的一些高新技术，可能对传统的湿加工工艺提出革命性的挑战，并在下一世纪得到充分的发展。

5．2．1   无水染色——超临界CO2介质的染色技术

    水是染整工程（湿整理）的基础，是染化料助剂传质至织物上的最主要的媒介载体，但在不久的将来，这一沿袭数百年的格局将被打破．

超临界（super-critical）CO2介质染色系统目前仅限于聚酯染色的研究，虽尚处于开发阶段（在ITAM巳有试验样机展出），然而是一个人们普遍关注，且具非常大可行性的加工方法。该系统原理是：气体在高压、高温下超过临界点后，其超临界流体的粘度较低，染料自动溶解且具有较高的扩散性能．其工艺概念利用了与流体密度有关的流体/染料系统的性能，而流体密度由压力和温度来控制。染料在超临界CO2中的溶解度，随着流体密度的提高而提高。提高温度降低了流体的密度和染料在溶液中的数量，促进了染料扩散到纤维中去．固此该系统的控制参数可以比在常规水相工艺中较为快速地被调节。其优点是无水、无需助剂、无需烘干、染色时间短，无需后处理（如还原清洗）。CO2本身无毒且能循环使用。其工业化前景是，工业生产上能用的高压系统巳在纱线染色中开发应用，因此建立超临界CO2的染色工业生产线的趋势很大．此外，同样可利用该系统进行羊毛脱脂，以取代全氯乙烯而有利于环保。

目前国外除开发研究设备外，已在筛选或特别研制适用于超临界CO2染色系统中的染料，如汽巴公司己与德国西北纺织研究中心（DTNW）合作开发。我国浙江大学化学系亦巳利用实验室设备对该项技术进行可行性研究．应该说，这是绿色工艺，是一项很有前途的新技术，将会给染色带来一场革命。

此概念的缺点是工作压力要高达200 bar（2兆帕斯卡MPa），以及带来的设备高设计成本。尽管如此，大大地缩短了染色时间和消除烘燥阶段的基本优点，已保证了在德国、意大利、英国和美国的继续研究。

在超临界流体中染色，已经在纺织品中进行了工业化试验。德国 Amann＆soehne GmbH使用了这个方法，在 Josef Jasper GmbH设计和制造的设备中染聚酯缝纫线。

据说染料上染约98％，CO2损失在2～5％范围之内。剩余染料以粉状留下，并可以再利用。

与聚酯的常规染色相比，后者通常需要3～4h，而此项技术只需1～2h。此外，它消除了相当数量的废水、染料和助剂化学品的损失。此工艺节能约80％，并消除了烘燥工艺．

除此之外，已有报道日本试验成功将技术用于活佐染料绢丝织物，国外更有研究将液态或超临界CO2在上浆和退浆中应用，进而实现在该环境下进行退浆前处理与染色一浴同步完成。

5．2．2   低温等离子体技术的应用——Plasma处理纤维技术

近年来．等离子体技术在染整工艺中的应用正日益引人注目．与酶处理相同的是它们都属于在织物表面进行处理的方法，创造织物表面新性质。不同的是酶处理是将技术用于传统的湿化学加工，而等高子体技术是非传统的干法物理加工，其特点为：

（1）等离子体处理属于固体与气体之间的直接反应，是一种不需水、化学品的干式如工，可大幅度节水、节能，减少环境污染；

（2）选择合适的等离子体处理所用气体种类及处理条件，对织物表面进行物理刻蚀，可改变织物表面特性，如亲水性、泼水性、泼油性、表面粗糙度等．

有两种不同的“低温”等离子体技术系统，可应用于纺织品：电晕放电和辉光放电。由俄罗斯Niekmi研究所开发的机器，应用了辉光放电技术。

处理仅使基质物的很薄的一层（小于1mm）变性，逐步去除表面层。改变了表面形态，以及在聚合物表面层中的结晶相和无定形相的比例。

在理论上，此项技术可以应用于各种纺织品基质物。例如，在棉方面，它可以用于辅助或取代一些前处理工艺（例如退浆）。在羊毛方面，它可以取代某些基于氯的湿处理和改进染色和印花工艺。也可经应用此技术以赋予特定的、和耐久的性能，例如防水、或改进涂层的粘合等。

该技术在染整中的应用，如对坯布进行等离子体处理，可大为减轻前处理的负担，减少练漂用化学助剂．对织物如聚酯、羊毛等进行表面改性，可改变织物表面性能，如亲水性等；提高织物的染色性能，如对染料的吸附率、得色量等。

作为一种全新的、非传统的纺织品表面处理方法，对等离子体技术的研究正在深入，本届ITMA展览会，意大利梅泽拉（Mezzera）公司已有工业化设备展出，有望扩展其应用范围．

5．2．3            生物整理工艺——纺织品的酶（Enzyme）处理技术

    生物工程作为跨世纪的一项高新技术，同样会在染整工业得到越来越多的应用．

    酶是一种“生物催化剂”，它是微生物通过代谢作用产生的具有催化能力的高分子蛋白质，能降解特定的高分子材料．酶制剂在染整行业上的应用，已有很多年的历史，例如用于织物前处理中的退浆，但作为一种重要的整理剂，是于80年代利用纤维素酶对纤维素纤维进行的生物整理。

    纤维素酶是催化纤维水解的复合酶，其组成有内切型-β-1,4葡聚糖酶、外切型-β-1,4葡聚糖酶和β-D糖苷酶，通常认为纤维素水解是这三种酶的协同作用。

    酶的生物整理最早是应用在靛蓝牛仔服装的洗涤整理上——酶洗，以获得具有洗白感（褪色仿旧风格）的减量整理效果，部分或彻底取代当时盛行的化学洗和石洗。减量改善风格整理即纤维素酶的‘损伤感’在很大程度上左右了商品风格及价值。

纤维酶素还可用于棉、亚麻、粘胶、苎麻、Tencel及其混纺织物的整理加工，加工一般采用间歇式工艺，易于控制处理条件，设备可采用绞盘染色机、卷染机、喷射染色机．纺织品的生物整理与其他化学品整理相比，其最突出的特点就是整理效果的永久性和加工对环境的低污染性，整理后的纺织品具有很多优点：

——清洁织物表面，减少茸毛（即生物抛光）；

    ——改善织物手感，使之柔软、滑糯；

    ——改善织物悬垂性；

    ——减少起毛起球；

    ——改善织物的亲水性；

    ——改善织物对染料的亲和性、得色量、均匀性和光泽。

    特别值得注意的是，纤维素酶在新型纤维素纤维——Tencel上的应用。在创造新奇独特的手感和视觉的Tencel纺织品上，酶的作用功不可抹。

    另一种生物整理技术的开发，是在染整工艺中去除织物上的过氧化氢。例如，需要染浅色或中等色泽的棉，在漂后，加染料以前。由于许多染料，特别是活性染料，对过氧化氢十分敏感。传统的做法是要进行充分的淋洗、和／或加入还原剂。然而，现在可以使用一种过氧化氢酶作为替代方法。且少量的合适的酶制剂，可以容许染色在原来的处理浴中进行．

    其他的可能性包括用酶从棉纤维表页去除果胶质、蜡质和色素，取代传统的煮练和漂白，即生物精练工程。然而，这些仍然处于很初始的开发阶段。例如，近年来有研究利用酶取代烧碱进行精练，在含有果胶酶的精练浴中加入少量非离子型表面活性剂和有机溶剂，可提高精练效果。其原理是利用反向胶束非水溶液进行精练，可以达到缩短生物精练所需时间和降低酶的浓度的目的。有试验表明，该生物精练工艺所获得的精练效果与传统的烧碱精练相当或更好．

    生物技术在净化纺织企业的废水中也起着重要的作用，生物处理在去除污水中的色素方面也很可能是十分重要的。

5. 2. 4  喷射印花—织物数字化(Digitalization)印花技术

当前全球已迈入数字化时代，就传统的染整行业的改造而言，印花无疑是走在最前面的。国外有人评论，喷射印花技术已首先触发了染整技术革命。

油墨喷射印花可分成两大类:连续化油墨喷射印花(Continuous ink - jet printing)和按需滴液(drop-on-demand)。最新的气泡喷射印花(简称喷泡印花Bubble-jet printing)是一种按需滴液的印花方式。

油墨喷射印花领域的最新开发有:

 (1) Zimmer:地毯喷射印花，印速在8-16 m/min。该机色浆喷头多，在12只颜色组中可安排1344只喷头，其活性喷印工艺为喷印，汽蒸，烘干，具有短流程特点。

(2)Stork:若干年前Stork公司研制成第一台喷射印花机，但其最大限制是喷射印花只能使用4种基本染料，以致不可能使每种生产用颜色都十分精细地再现。最近，Stork开发的新一代喷射印花机Amethyst，系数字化工业喷射机，其印花头为8个，最大幅宽为1650 mm,卷长250 m；印速16-18 m2/h，可不停机连续工作16h，日产量为350 m2/日。

 (3)日本佳能公司(Canon) : TPU-0020A气泡喷射印花机。该机印花速度约1 m/min，最大印花宽度1650 mm，可以印制分辨率为360 dpi的1670万种颜色。其印花工艺非常简单，只需三个主要步骤：即织物前处理→数字图像处理→喷泡印花。后处理例如固色、洗涤和干燥同传统的印花方式一样。

由于喷泡印花为一种数据化的、将微小液滴直接喷于织物上的无版印花方式，与传统印花相比，具有以下的特点:

①图案 该系统的图案设计范围完全不受颜色数目或网版配套误差的限制，好像图案设计是以油画和摄影画形式出现一样。因其图像分辨率为360dpi，细部精度小于0. 1 mm,墨点重叠精确度为0.04 mm容差，所以能印制出分为256个颜色层次的1670万个颜色。

②织物 该系统为非叩压式印花方法，印花头不直接接触织物，因而对印花的织物类型几乎没有限制，它甚至能在凹凸不平的或蓬松的织物表面上印花。

③时间 该系统省去了复杂的筛网制版和色浆调制。该系统从准备到生产结束的全过程仅需2周时间，而传统印花方式则需2个月时间，可缩短75 %的时间。

④批量 由于该系统不像传统的印花那样需要制版，因此可以加工50 m，甚至10 m的小批量印花产品.而传统的印花最小批量也得1500 m。

⑤场地 该系统能创造一个清洁的工作环境。一些易沾污现场的工作，如色浆调制、网版清洁、网版更换是不会出现的。另外，其图案数据可用光盘、磁带等媒体储存，勿需占用保存网印用的网框或辊筒印花的花筒等场地.

⑥环境 该系统减少了染料用量比例，以及未染着染料及助剂的量，从而减少了带色废水，废水排出量仅为传统印花方式的1/10，大大减轻了废水处理的负担。此外，由于不使用粉状染料，保持了操作场地的干净整洁。

油墨喷射印花系统诸如Canon的喷泡印花机和Stork的喷射印花机能否取代传统的圆网印花机呢?为此对圆网印花和喷射印花的特征进行了比较(见表1)。

表1   圆网印花与喷射印花的特征比较

 

圆网印花

喷射印花

1

在工作场地大批量调制印花色浆

由机器在小的金属简配制特殊油墨

2

车速30^-70 m/min

车速1 m/min

3

织物勿需前处理

织物需前处理

4

数字化设计信息输人激光雕刻

全部CAD一体化

5

常规100 dpi,最大255 dpi

360 dpi

6

花型重现受到限制

花型重现不受限制

7

筛网费用、雕刻、水洗、贮存

无筛网

8

与织物接触

不接触织物

9

不易做半色调

能做半色调

10

由于安装而产生未对齐套准

直接对齐套准

11

印制小样可能与大样不同

在大车上直接印制

从以下比较得知，喷射印花存在使用(在小的金属筒中形成的)特殊油墨、低速以及需要织物前处理等问题，对于圆网印花并不构成威胁.不过即使如此，由于其生产周期短，图案处理灵活，不需要制版，可以实现真正的小批量多品种生产，以满足高档化、个性化需求，以及有利于环保的印花体系，还是具有很大吸引力的。可以设想，在不久的将来，计算机之间的图案设计传送和印花的图像数据传送将实现顾客与设计者之间、设计者与织物印花者之间，通过数字网络直接进行。国外有人认为，全彩色无版喷射印花体系必将是大势所趋，它将使纺织品印花工业在下一世纪发展和繁荣昌盛。

上述这些高新技术水平如何，用在那里，或其他问题尚待发现，但它们无疑冲击着纺织品染整技术的发展，为我们展示了下世纪染整发展的前景。对于高新技术决定性的准则是，要满足对于有效和清洁生产的要求，并满足所有重要的经济上必须要考虑的事项。