涤纶纺前着色和色母粒应用

永恒的爱

前言
      涤纶，学名聚酯纤维。聚酯纤维是指聚对苯二甲酸二乙酯（PET）纤维，其性能优异，原料易得，用途广泛。经过半个世纪的发展，已成为合成纤维中产量最大的品种，并且，国内外研究人员在不断地对PET进行化学改性的同时，又研发出具有不同性能的聚酯纤维，如弹性良好的聚对苯二甲酸二丁酯（PBT）；耐磨以及静电性少的聚对苯二甲酸二丙酯（PTT）；耐光—气候性极为优秀的聚乙氧基对苯甲酸酯（PEB）；高强、高模、低沸水收缩率的聚萘二甲酸酯（PEN）等，从而使PET的应用领域不断扩大，用量也日益扩大。据报导，自二十一世纪以来，我国聚酯工业发展迅速，聚酯纤维产量自2000年516.5万吨到2004年末达到1138万吨，4年内增加612.5万吨，产量比四年前翻了一番还多，平均年增长率超过20%。2004年我国聚酯纤维的产量已占世界聚酯纤维总量的45%，占我国全部纤维用量的50%以上，占全部化纤产量的80%。今后五年，还将保持15%的速度增长，到2010年，我国聚酯产量将达到2000万吨。聚酯纤维的应用范围已经涉及衣着、装饰、家用纺织品、产业用纺织品、工业工程等国计民生各个方面。但作为纺织材料，涤纶也有如下缺点：染色性差。因此，选择科学、高效、优质、节能、环保的着色技术，对适应和促进聚酯工业、涤纶纤维的高速可持续发展至关重要。
1 Z+ v+ `3 N( W1 涤纶纺前着色和色母粒应用
涤纶，其结构如下：分子排列紧密，又少亲水性基团，因而染色性差一直是困扰人们的重大课题。为了改善涤纶的染色性，人们研究了阳离子可染涤纶，即在涤纶的分子结构上加入阳离子可染改性剂，改性剂在聚酯合成的过程中加入，其结果是在涤纶分子链上引入了可与阳离子染料发生结合的基团，从而提高了涤纶纤维在高温高压下或常温沸染时的上染率，但同时也改变了聚酯的可纺性，染色饱合性，纤维的耐热性等，对纤维性能产生一定不良影响。涤纶常规的染色方法是在高温、高压或加载体染色，并且只能在超过涤纶玻璃化温度（81℃）纤维膨胀后加入分散染料，染色才可能进行。实际上，常规涤纶染色一般在130-140℃，0.3-0.4MPa压力下进行，经过悬浮，轧染和干燥，焙烘等步骤。有些混纺纤维难以承受如此高温，还需要采用载体辅助染色。据统计生产1000吨涤纶色毛条需要设备投资250万元，厂房1300平方米，用水10万吨，使用煤气16.5万立方米，耗电56万度。可见，这种染色方法能耗大，效率低，污染严重。目前，我国聚酯纤维产量约1200万吨，其中三分之一需要着色使用，使用染色方法，每年将带来4000万吨的有色污水排放。分散染料染制成的面料还是发展国家进口纺织品设限的口实，他们认为染色中使用的分散染料可导致癌，有害健康。染色的日晒牢度、水洗、汗渍、熨烫等各项牢度都远低于纺前着色。已不适应社会发展和人们生活水平提高的需要。涤纶纺前着色是把着色剂溶解或分散在聚酯纺丝原液中进行熔融纺丝，直接制得有色涤纶纤维的新工艺，是解决涤纶染色难最有效的途径，其工艺特点如下：
/ n: \' O2 K% \: C- T' F: s0 I（1）使用简便
      纺前着色对聚酯生产、纤维使用无任何特殊要求，原有的纺丝设备，现有的生产工艺。尤其当涤纶与其他纤维混纺交织时，使用涤纶色纤维不仅缩减了染色工序，使不适宜于高温、高压染色条件的纤维与涤纶混纺交织成为可能而且便于实现织物预先设计的风格。所以纺前着色在一定程度上还可以说是不需投资的染色厂，是用先进工艺解决染整“瓶颈”的捷径之一。
  x  O2 n. d9 x; p+ I$ A（2）成本低廉：
      染色的成本是能源和助剂的消耗。纺前着色缩减了印染设备和多道纤维或织物的染色工序，去掉了染色助剂，把每一个色素分子都结合到目标产物中，从根本上消除了染料的排放，减少了原材料的消耗，避免了环境污染，降低了染色成本，节省了巨额治污费用，有资料报导，“涤纶纺前着色与成纤染色比较，每生产100吨原液染色涤纶短纤维，可节约用水1万吨，节约用气1.65万立方米，节约用电5.6万度。”“成纤染色每百公斤产品，可产生约10吨的废水”。据调查，染色平均吨着色费为4000元左右，而使用色母粒纺前着色，其吨着色费平均只有1200元左右，可见纺前着色不仅节约了巨额的治污费用，而且着色成本只有染色的三分之一，也就是说，染色成本要高出原液着色三倍多。
（3）着色质量高
      常规染色如前所述主要是采用分散染料在高温高压条件下进行。但由于纤维的生产和物理化学处理很难保证其内部结构晶区和无定型区的均匀分布，染料的晶形、分散性能、染色速率等一般也常有差别，所以在染色过程中织物往往容易产生色差、色斑、色花等染色缺陷。纺前着色是在纺丝之前将着色剂与本色切片精确计量，均匀混合、再经熔融过滤，然后抽丝，所以纤维染色均匀，无论批量大小，颜色的均匀度均可保持不变，批与批之间也不会出现不能接受的色差。从纺前着色纤维的结构上看，着色剂与聚酯形成表里一致的均匀固溶体，耐光、耐洗、耐摩擦等项牢度远比常规染高。
（4）环境保护好，有利健康
      纺前着色所用着色剂为溶剂染料，不含禁用结构和成份，对人体不造成伤害。同时由于纺前着色所用染料能够承受300℃以上的高温，纺丝过程中无任何气体和废水排放，染料利用率提高到100%，因此，色母粒着色可以说是环保型、健康型产品。
3 ?1 k  R) r% T6 Z" R1 b$ n（5）有利于涤纶纤维的功能开发
3 P) Y- u% F# g* |3 |/ v6 u5 ~      随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，服饰面料日趋朝着功能化、多样化、柔性化方向发展，抗菌、抗静电、阻燃、远红外、抗紫外等功能性纤维相继开发成功，保暖内衣、阻燃、抗菌、抗紫外面料等功能面料投放市场，丰富了人们生活，这一切都是经过熔体纺丝实现的；因此，色母粒不仅为聚酯纤维着色开辟了道路，而且为聚酯纤维赋予新的功能开辟了道路。
2 涤纶纺前着色开发应用现状和推广应用中需要注意的问题
      经过自70年代以来纺前着色技术的研究开发，我国的染料工业，电子配色技术和色母粒生产技术都有了长足的发展，年产量达到十几万吨，纺前着色也由汽车内饰发展到绣花线、缝纫线、服饰面料、产业用纺织品等多个领域，值得特别提出的是2004年解放军全军军服实现了纺前着色，这是解放军自83年开始试验以来第一次全面推广应用，从而为行业服装纺前着色带了一个头。解放军在海岛纤维生产高革用于防寒靴面料着色方面也已进行了纺前着色的成功试验。但是，目前我国高档次、高质量的纤维母粒生产企业少，色泽艳丽，技术指标要求高（如符合德国大众标准的耐日晒牢度等）的生产还有一定困难，因此，纺前着色的健康发展和色母粒的广泛应用还需要政府和行业协会大力扶持，注意解决以下问题：
+ D5 f6 O3 G! N（1）加强联合，协同作战，提高行业技术水平
( m( j- Z& C/ V- {" v8 E% O      由于历史的原因，我国的母粒生产企业和为之服务的企业，化纤、染料、机械等多各自独立，相互隔离，严重地限制了先进技术和先进生产工艺的推广应用，阻碍着母粒技术水平的提高。国外的色母粒一般由少数跨国公司垄断生产，这些公司通常由染料生产商衍生而集团化，如德司达、克莱恩、汽巴精化等。这种方式有利于产品开发，有利于提高产品质量和降低生产成本。随着国际资本进入中国市场和中国加入WTO后的新形势，中国的色母粒行业应该建立染料┈母粒开发、生产┈应用一体化联合集团，协同作战，各扬所长，可能对加快技术进步，提高色母粒行业水平有所促进。
（2）加大宣传力度，转变观念，大力推进纺前着色应用
      我国的染料生产和纤维色母粒生产已经接近国际水平，有些品种完全可以适应化纤行业的纺丝要求，色泽、牢度、价格等各项指标都有优势，而多数纺织行业仍然固守传统的先织后染方式。为了消除染色对环境的污染，减少对社会和健康的危害，政府和行业都应加大宣传力度，制定相应政策和措施，鼓励色纺，多用色丝，尤其在纺织行业大力推广行业面料使用原液色丝，力争在二、三年内，国内纺前着色量也能达到目前发达国家占聚酯纤维产量40%的比例。
      目前，切片纺丝的化纤企业一致声称纺前着色好，融体直纺的企业也开始研究改造直接纺设备，力争开发一定数量的差别化品种，但相当一部分化纤厂不敢迈步，他们认为换色“很难”、“顶不净”，担心“成本上升”。实践出真知。大连化纤厂2002年开始纺色丝，有日本帝人试验机、上海产大纺丝机、都安装上了注色器，一般换色大半个丝柄即可过渡正常，从丝柄上看，从原色→白色→新色，20分钟，15cm左右。使用色母粒调色每一设定量从调整到有代表性大约20分钟，尤其目前色母粒厂给定加入量一般都比较精确，大连甲彩母粒有限公司一般给定到小数点后第2位，调整设定都非常方便。过渡丝小设备40-80Kg，大设备200Kg左右，这部分丝可直接卷绕后供针织行业作杂色丝使用，化纤厂损失并不严重。由于纺色丝加工费用一般高出白丝2-3倍，因此，纺色丝比白丝经济效益更高，这也是目前萧山、绍兴一带多数化纤厂都在纺色丝的原因之一。化纤厂应该抓住机遇，大力生产色丝。
- [5 y. B9 R7 C/ Y7 [6 u; p4 W（3）用科技开发推动市场开发
% S- v. x7 S4 p1 l' @      开发差别化纤维，小批量、多品种完全是满足面料加工的要求。随着纺织技术的发展复合型面料越来越多，因此，提高差别化能力是化纤行业的一个重要任务，要扩大纺前着色市场首先要加大科技开发的力度，针对我国涤纶工业在纺织品市场和产业用纺织品市场领域还有很大潜力，消费量将不断扩大，出口纺织品仍面临韩、日、台及东南亚一些国家和挑战和国际市场不稳定，出口纺织品受限的现实情况，我们必须依靠科技开发、全面推广纺前着色。净化环境、关爱健康，用环保型、健康型的高科技产品占领国际国内两大市场。

9 `' J9 S5 W9 ]- |6 Q, w& ~4 \7 z: @参考文献：
[1]《化纤信息周刊》2005/3，2005/11
[2]《涤纶原液染色工艺技术研究》郝新敏，张建春，刘巍     1999年
) `3 [" f! B, H% C[3]《涤纶原液着色》轻工业出版社   1976年
[4]《合成纤维工业》2000-1
8 R# a) [0 K( B8 ?5 }5 {[5] 阳离子可染聚酯工艺研讨《聚酯工业》1991-3
* j. ^1 V4 i/ P  W; y[6] 聚酯纺前着色工艺及着色剂《合成纤维简讯》1984-2