纺织印花前处理剂

印花工艺：0前言市场上很多前处理剂含有或会产生对人体和生态环境有害的化学物质。

不少国家和组织对各种前处理剂的生态学和毒理学进行了研究,并颁布了有关禁用和限用纺织品前处理剂的法规和规定。

目前,国际市场对生态纺织品尚无确切的定义,也无统一的质量标准,所以各国和组织对禁用和限用纺织品前处理剂的认识不一致。

目前,影响力较大的是欧盟的Eco-Label、国际生态纺织品研究和检验协会的Eco-Tex Standard 100。

前者在2002年5月15日公布的欧共体纺织品Eco-Lable新标准中明确规定,禁止使用烷基酚聚氧乙烯醚、线性烷基苯磺酸盐、双(氢化牛油烷基)二甲基氯化铵、双硬脂酰基二甲基氯化铵、双牛油烷基二甲基氯化铵、乙二胺四乙酸和二乙烯三胺五乙酸等7种表面活性剂,以及由它们组成的制剂或配方;禁止使用生物降解性或在废水处理中去除率或回收率低于95% (按干重计)的纱线和纤维上浆剂、洗涤剂、织物柔软剂、络合剂;禁止使用漂白流出液中可吸附有机卤化物[Cl]>40 mg/kg的漂白剂;对亚麻和其它韧皮纤维以及聚合度在1800以下的棉或白色成品用棉,禁止使用漂白流出液中可吸附有机卤化物[Cl]>100 mg/kg的漂白剂等[1]。

后者对纺织品前处理剂的禁用和限用则比较谨慎,仅对最终纺织品中含有的有害化学物质,如甲醛、可萃取重金属、杀虫剂、氯化苯酚、邻苯二甲酸酯、有机锡化合物、邻苯基苯酚、部分染料(包括可分解致癌芳香胺染料、致癌性染料、过敏性染料)、氯化苯与氯化甲苯、生物活性产品、阻燃剂以及可挥发物等共11类(种)作了规定,其中不少有害化学物质与前处理剂有关。

对市场上普遍关注且欧盟已颁布法令的、与前处理剂密切关联的外源性有害物质,如烷基酚聚氧乙烯醚、线性烷基苯磺酸盐、可吸附有机卤化物等有害化学物质,该标准认为在前处理加工后应予以除去。

显然, Eco-Tex Standard 100对纺织品前处理剂的生态要求与Eco-Label有所不同,也与一些品牌纺织品销售商对前处理剂的规定有差异。

例如H&M公司的化学品限制条款中不仅规定了最终纺织品中含有的与前处理剂有关的8类(种)有害化学物质(甲醛、可萃取重金属、氯化苯酚、双硬脂酰基二甲基氯化铵、烷基酚聚氧乙烯醚、含氯漂白剂、含氯芳香族碳氢化合物和溶剂)的量,而且还明确指出,只要废水可被有效处理且经处理的纺织品中没有发现含氯漂白剂,仍可使用含氯漂白剂进行前处理。

纺织品前处理中,在制造和选择前处理剂时必须满足相关的生态要求,否则即使应用的助剂品质再高,产品的安全性和生态性仍然不合格。

1环保型前处理剂的生态要求作为一类重要的纺织助剂,前处理剂的生态要求与其它纺织助剂相同,大致有以下八条:(1)高生物降解性前处理剂的生物降解性是指其在一定条件下被微生物氧化和分解生成二氧化碳、水和无机物等无害物质的性质。

一般,要求环保型前处理剂的平均生物降解度在90%以上,初始生物降解度在80%以上。

(2)低毒性前处理剂的毒性包括急性毒性、反复接触毒性、致癌性、刺激性、过敏性、诱变性、鱼毒性和水生细菌与藻类毒性等。

对急性毒性、鱼毒性和水生细菌与藻类毒性,分别用LD50(单位为g/kg)、LC50(单位为mg/L)和ECO50(单位为mg/L)表示,其值大于100(单位)示安全,大于1(单位)示可用,而小于1(单位) 示强毒性。

急性毒性、反复接触毒性、致癌性、刺激性、过敏性和诱变性等,通常采用Ames试验(有酶活性和无酶活性的沙门氏菌微粒体试验)等检测。

(3)低甲醛或无甲醛与皮肤直接接触的纺织品中,要保证前处理剂游离和水解产生的甲醛量不超过30 mg/kg,而对其它纺织品,甲醛含量不能超过300 mg/kg。

(4)不能含有环境激素环境激素是一种对人体健康和生态环境极其有害的化学物质,又称内分泌扰乱物质。

目前,国际市场上禁止的环境激素有70种,其中,烷基酚、邻苯二甲酸酯类增塑剂、氯化苯酚、多氯二噁英等多种激素都与前处理剂有关。

(5)可萃取重金属的含量不能超过允许限量重金属对人体和水生生物体的毒害越来越为人们所认识和重视。

欧盟规定,前处理剂中可萃取重金属含量不能超过下列值(不包括作为前处理剂分子结构组成部分的重金属量,单位为mg/kg):Ag 100、AS 50、Ba 100、Cd 20、Co 500、Cr 100、Cu 250、Fe 2 500、Hg 4、Mn 1 000、Ni 200、Pb 100、Se 20、Sb 50、Sn 250、Zn 1 500。

(6)24种致癌芳香胺或在特定(即还原)条件下裂解产生的24种致癌芳香胺,其含量不能超过允许限量30 mg/kg(Eco- Tex Standard 100中要求不超过20mg/kg)。

(7)不能含有可吸附有机卤化物可吸附有机卤化物包括含卤载体、氯化烃溶剂、含氯漂白剂、防腐剂、含卤杀虫剂和含卤杀菌剂等。

(8)不能含有其它有害化学物质,如磷酸盐、聚磷酸盐、乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、挥发性有机化合物及被禁用的农药等。

在这八条判别原则中,后七条是对前处理剂的安全性要求,因此,归纳起来,环保型前处理剂的判别原则只有两条,即高生物降解性和高安全性,这也是现在乃至今后对所有纺织助剂的生态要求。

2禁用和限用前处理剂与取代品在纺织助剂中,前处理剂是一类基础性的助剂,其品种和吨位都不及印染助剂和后整理剂。

以近年欧洲为例,纺织品前处理剂只占纺织印染助剂总量的7%,而印染助剂和后整理剂分别占到29%和39%,但前处理剂的作用至关重要。

前处理剂的质量、稳定性和高效性,直接关系到纺织品的质量稳定性和有效性,而这正是RFT染色(即一次成功染色)成功的基础,是提高产品质量和降低产品成本的关键,因此前处理剂的生态性一直被人们所关注。

由于前处理剂的生态问题不仅受自身结构毒性、有害物质和生物降解性等因素的影响,还受复配组分, 如乳化剂、润湿剂、分散剂及其它添加剂等多种因素的影响,所以它们的禁用和限用远比一般纺织印染助剂复杂。

2.1经纱上浆剂2. 1. 1三类主要上浆剂纺织品在织造过程中,由于开口和投梭等因素的影响,经纱会受到较大的张力和摩擦。

为了顺利织布、减少断头、消除布面上的疵点、提高织造效率,要对经纱上浆,以提高织物强力和耐磨性能。

目前使用的浆料由上浆剂(即经纱上浆剂)和助剂两部分组成。

上浆剂是浆料的主体,主要有淀粉与变性淀粉、聚乙烯醇和丙烯酸类等三大类。

用淀粉与变性淀粉类浆料上浆的坯布,主要采用淀粉酶和碱进行退浆。

用于退浆的淀粉酶如BF-765淀粉酶及胰淀粉酶等能使淀粉液化,同时使淀粉分子键断裂,粘度迅速降低,进一步水解为糊精,易用热水洗去;另外,淀粉在热的烧碱作用下发生剧烈膨化,经充分膨化后的淀粉可以用热水洗去。

废水处理时,无论是糊精还是膨化的淀粉,经生物菌作用后降解率一般为70% "80%,若生物菌选择得好,降解率可达到甚至超过90%。

因此,无论从生物降解性还是从安全性角度分析,淀粉与变性淀粉都是一类较好的上浆剂。

聚乙烯醇(PV A)浆料成膜性好、浆膜坚韧、耐磨性优,对天然纤维和一般合成纤维均有较好的粘附性,在涤棉混纺织物上浆配方中的使用率高达70% "75%。

即使是纯棉织物(如某些高密府绸织物), PV A使用也十分普遍,用量高时占到浆料总量的60% "70%。

但PV A浆料的应用中存在一些不可忽视的问题。

一是浆料不易退净。

因为PV A不溶于水,其醇解度超过99. 6%,若遇碱,分子中的乙酰基团还会发生水解,使醇解度变高,造成水溶性非常差,而且高粘度的PV A线状分子存在内应力,在水中会膨胀成凝胶状,进一步降低其溶解性。

另外,由于PV A大分子并未发生降解,退浆液粘度增大后易重新沾到织物上,去除更加困难。

目前,印染厂主要采用热碱退浆法,虽然热碱对PV A薄膜的膨化效果较单用热水好,但退浆效果仍不理想。

至于氧化剂退浆,尽管在酸和碱作用下,氧化剂能使PV A 分子链裂解、粘度降低,且退浆迅速、效果较好,并有部分漂白作用,但氧化剂会损伤纤维素纤维,且降解效果易受金属离子的影响,生产上难以控制,成本也较高,实际应用受一定的限制。

因PV A不能被淀粉酶分解,酶退浆法也不能使用。

退浆不净会给煮练、漂白、丝光、染色、印花和整理等后道工序带来明显的质量问题,如色差、色牢度等。

三是PV A退浆废水难以生物降解。

PV A退浆废水组分复杂,有机污染物含量高, COD达 4 000"8 000mg/kg,有的超过10 000mg/kg,而BOD很低,难以生物降解,对环境污染严重。

丙烯酸类浆料是丙烯酸类单体的均聚物、共聚物或共混物,可分为丙烯酸盐类、酰胺类和酯类。

它们对疏水性纤维的粘着力高、吸湿性强,皮膜延伸度大而柔软,断裂强度大,对纤维素纤维也有良好的粘着性。

丙烯酸类浆料的退浆原理与PV A基本相同。

由于它是一种线型的水溶性高分子化合物,容易被碱皂解,因此退浆比PV A容易。

同时,丙烯酸类浆料还具有良好的生物降解性。

但鉴于多种原因,目前很少单独使用丙烯酸类浆料上浆,大多将其与PV A浆料或淀粉混合使用,印染厂也大多以PV A浆料或淀粉的退浆工艺来进行退浆。

2. 1. 2解决上浆剂生态问题的主要举措[2](1)研究和开发新型变性淀粉,提高其溶胀性、水溶性和生物降解性。

目前,欧美等国家大多数采用新型变性淀粉,如乙酰淀粉、酸改性淀粉、可溶性淀粉和羟乙基淀粉、羧甲基淀粉等。

这类淀粉性能好,退浆方便,且可缩短前处理工艺流程。

(2)少用或不用PV A浆料。

目前,国际上对PV A浆料的使用采取了不同的措施。

西欧一些国家已禁用PV A浆料,或在定单上指明不要PV A浆料上浆的纺织品;美国采用超滤技术和回收装置实现PV A的循环利用,据称,重复回收利用率可超过95%;日本则大力开发和应用低聚合度PV A,因为粘度低,浸轧含表面活性剂的水后堆置或汽蒸,可使PV A薄膜膨胀和软化, 然后再用大量80℃以上的水溢流冲洗,达到退浆效果,并积极开展PV A生物降解的研究,据报道已成功开发用几种微生物混合培养得到的PV A浆料;我国从PV A的生态问题出发,近几年提出少用甚至不用PV A浆料,并积极开发能够部分甚至完全取代PV A的各种浆料,例如建议使用易溶解的部分水解级PV A 浆料,我国江南大学则进行了棉织物PV A降解酶退浆工艺的研究等。

(3)上浆组分尽可能简单,避免使用多组分的混合浆料,以利于印染厂退浆和退浆废水的处理。

(4)发展和应用有利于上浆与退浆、有利于生态环境保护的绿色浆料。

目前欧洲一些纺织厂推行由变性淀粉、丙烯酸类浆料和少量柔软剂组成的浆料商品,有PerapretD、Perapret F、Plextol、Rohatex、Gommex ECA等; BASF公司供应市场的Size CA、CB、CC、N、PE、T8等也都是聚丙烯酸酯类上浆剂。