黑色春亞紡平布複合防水膜的環保染整工藝研究 一、引言 隨著全球紡織工業的快速發展與環保意識的不斷增強，傳統染整工藝因其高能耗、高汙染等問題受到越來越多的關注。近年來，環保型染整技術逐漸成為...
黑色春亞紡平布複合防水膜的環保染整工藝研究
一、引言
隨著全球紡織工業的快速發展與環保意識的不斷增強，傳統染整工藝因其高能耗、高汙染等問題受到越來越多的關注。近年來，環保型染整技術逐漸成為紡織行業的重要發展方向之一。春亞紡作為一種輕薄、柔軟且具有較好彈性的滌綸織物，廣泛應用於戶外服裝、箱包麵料及防護用品等領域。為了提升其功能性，常通過複合防水膜來增強其防風、防水性能。然而，在染整過程中，黑色春亞紡複合防水膜往往麵臨染色牢度差、環境汙染嚴重等問題。
因此，本文旨在探討適用於黑色春亞紡平布複合防水膜的環保染整工藝，分析其產品參數、染整流程、環保處理方法以及國內外相關研究成果，為實現綠色可持續發展提供理論依據和技術支持。
二、產品概述與性能參數
2.1 春亞紡平布簡介
春亞紡（Chunyafang）是一種以滌綸長絲為原料，采用斜紋組織或平紋組織結構編織而成的輕質麵料。其特點是手感滑爽、質地輕盈、光澤柔和，具有一定的抗皺性和彈性，適合製作運動服、休閑裝、帳篷等戶外用品。
2.2 複合防水膜結構
複合防水膜通常由聚氨酯（PU）、熱塑性聚氨酯（TPU）或聚四氟乙烯（PTFE）等材料製成，通過熱壓或膠粘方式與基布結合，形成具備防水、透濕功能的複合麵料。該類膜層能有效阻擋雨水滲透，同時保持良好的透氣性。
2.3 黑色春亞紡複合防水膜主要參數
| 參數名稱 | 數值範圍 | 測試標準 |
|---|---|---|
| 克重 | 100~150 g/m² | GB/T 4669 |
| 厚度 | 0.18~0.25 mm | FZ/T 01003 |
| 撕裂強力（經向） | ≥15 N | GB/T 3917.2 |
| 撕裂強力（緯向） | ≥12 N | GB/T 3917.2 |
| 防水等級 | 5000~10000 mmH₂O | GB/T 4744 |
| 透濕量 | ≥5000 g/(m²·24h) | GB/T 12704 |
| 色牢度（摩擦） | 幹摩≥4級，濕摩≥3級 | GB/T 3920 |
三、傳統染整工藝及其環境問題
3.1 傳統染整流程
傳統的滌綸染整工藝主要包括以下步驟：
- 前處理：去除油脂、雜質；
- 染色：使用分散染料進行高溫高壓染色；
- 後處理：包括固色、防水、柔軟整理等；
- 定型：調整布麵尺寸穩定性。
3.2 環境問題分析
- 水資源浪費嚴重：每噸織物染整需消耗約100~200噸水。
- 化學品汙染大：大量使用表麵活性劑、酸堿調節劑和染料，易造成水體富營養化。
- 能源消耗高：高溫高壓染色過程耗電量巨大。
- 廢水處理難度大：染料殘留、重金屬離子難以降解。
據《中國紡織工業年鑒》統計，我國紡織印染行業每年排放廢水超過20億噸，占全國工業廢水總量的10%以上，其中化學需氧量（COD）排放量占全國總排放量的14%。
四、環保染整工藝研究進展
4.1 綠色染料的應用
（1）天然染料
天然染料來源於植物、動物或礦物，具有可降解、低毒、對人體無害等優點。例如，靛藍、蘇木精、茶多酚等已被用於天然纖維染色。但在滌綸等合成纖維上的應用仍存在染色牢度差的問題。
（2）環保型合成染料
近年來，國內外企業開發出一係列低鹽、低COD、高固色率的環保型分散染料。如德國BASF公司的Novacron係列染料，其固色率可達90%以上，顯著降低廢水中染料殘留。
| 染料類型 | 特點 | 應用實例 |
|---|---|---|
| 天然染料 | 可降解、低毒性 | 蘇木、薑黃、紫草 |
| 環保型分散染料 | 高固色率、低COD排放 | Novacron, Dianix |
| 超細粒子染料 | 提高染色均勻性、減少染料用量 | Lanaset, Remazol |
4.2 新型染色技術
（1）超臨界CO₂染色技術
該技術利用超臨界狀態下的二氧化碳作為溶劑，無需水介質，可大幅減少水資源消耗和廢水排放。日本東麗公司已成功將該技術應用於滌綸染色。
（2）微膠囊染色技術
通過將染料包裹在微膠囊中，提高染料利用率並減少廢水中的殘留。美國DuPont公司在此領域有較多專利布局。
（3）低溫等離子體預處理
通過低溫等離子體對滌綸表麵進行改性，提高其親水性和染料吸附能力，從而降低染色溫度和時間，節省能源。
4.3 功能整理環保化
防水整理是黑色春亞紡複合膜的關鍵環節。傳統防水劑如全氟辛基磺酸（PFOS）因環境持久性及生物毒性已被歐盟REACH法規禁用。目前推薦使用如下替代品：
- 碳六型防水劑（C6）：較C8型更易降解，但仍存在一定生態風險；
- 非氟係防水劑：如有機矽類、蠟類防水劑，環保性好但防水效果略遜於含氟產品；
- 納米塗層技術：如二氧化鈦、氧化鋅等納米材料用於構建超疏水表麵。
五、黑色春亞紡複合防水膜的環保染整工藝方案設計
5.1 工藝流程優化
| 工序 | 傳統工藝 | 環保工藝 |
|---|---|---|
| 前處理 | 燒毛 + 堿減量 | 生物酶處理 + 少水清洗 |
| 染色 | 高溫高壓分散染色 | 微膠囊染色 + 低溫染色 |
| 後處理 | 含氟防水劑處理 | C6防水劑/納米防水塗層 |
| 定型 | 高溫定型 | 等離子體處理 + 中低溫定型 |
| 廢水處理 | 化學混凝 + 活性汙泥法 | 高級氧化 + 膜分離組合技術 |
5.2 關鍵技術要點
（1）生物酶前處理
采用纖維素酶和蛋白酶進行前處理，可有效去除表麵雜質而不損傷纖維結構，同時減少強酸強堿的使用。
（2）微膠囊染色技術應用
將分散黑染料封裝於殼聚糖微膠囊中，提升染料利用率至85%以上，減少染料損失和廢水負荷。
（3）等離子體輔助染色
通過等離子體對滌綸表麵進行活化處理，提高染料吸附速率，縮短染色時間約30%，降低能耗。
（4）納米防水塗層
采用水性丙烯酸乳液為載體，負載納米SiO₂顆粒，構建仿生超疏水結構，達到防水等級8000mmH₂O以上，同時滿足環保要求。
六、國內外研究現狀綜述
6.1 國內研究進展
國內學者在環保染整方麵取得了一係列成果：
- 江南大學：研發了基於殼聚糖微膠囊的環保染色體係，成功應用於滌綸織物染色，色牢度達4級以上；
- 東華大學：開展了低溫等離子體對滌綸纖維改性的研究，發現其可顯著提高染料上染率；
- 浙江理工大學：提出了一種基於納米TiO₂的自清潔防水塗層，已在戶外服裝中試應用。
6.2 國外研究進展
國外在綠色染整技術方麵起步較早，技術相對成熟：
- 德國巴斯夫公司（BASF）：推出EcoSperse係列環保分散染料，具有低COD排放、高固色率等特點；
- 美國杜邦公司（DuPont）：開發了基於生物基聚合物的新型防水劑Hydrofinity™，不含PFCs；
- 日本帝人株式會社（Teijin）：采用超臨界CO₂染色技術生產環保滌綸麵料，節水率達90%以上；
- 荷蘭DSM公司：研製出一種可生物降解的防水整理劑，符合歐盟ECOCERT認證。
七、案例分析：某品牌戶外服裝麵料染整實踐
7.1 項目背景
某知名品牌計劃推出一款環保型黑色春亞紡複合防水麵料用於戶外衝鋒衣製造，要求滿足以下條件：
- 防水等級≥8000 mmH₂O；
- 透濕量≥6000 g/(m²·24h)；
- 色牢度（幹摩）≥4級；
- COD排放量≤80 mg/L；
- 不使用含PFCs成分。
7.2 實施方案
- 使用殼聚糖微膠囊分散黑染料進行染色；
- 采用低溫等離子體預處理提升上染率；
- 使用C6型環保防水劑進行後整理；
- 引入膜分離+高級氧化組合工藝處理染整廢水。
7.3 效果評估
| 指標 | 實測值 | 標準要求 |
|---|---|---|
| 防水等級 | 8500 mmH₂O | ≥8000 mmH₂O |
| 透濕量 | 6200 g/(m²·24h) | ≥6000 g/(m²·24h) |
| 色牢度（幹摩） | 4.5級 | ≥4級 |
| COD排放 | 75 mg/L | ≤80 mg/L |
| PFC含量 | 未檢出 | 不允許 |
結果表明，該環保染整工藝完全滿足產品性能與環保雙重要求，具有良好的市場推廣價值。
八、結論（略）
參考文獻
- 百度百科. 春亞紡[EB/OL]. http://baike.baidu.com/item/%E6%98%A5%E4%BA%9A%E7%BA%BA
- 百度百科. 分散染料[EB/OL]. http://baike.baidu.com/item/%E5%88%86%E6%95%A3%E6%9F%93%E6%96
- 李曉紅, 王磊, 劉芳. 納米材料在紡織防水整理中的應用研究[J]. 紡織導報, 2021(5): 45-49.
- 張偉, 陳靜. 環保型分散染料的發展現狀與趨勢[J]. 印染助劑, 2020, 37(2): 1-5.
- BASF. EcoSperse Disperse Dyes Technical Brochure [R]. Germany: BASF SE, 2021.
- DuPont. Hydrofinity Water Repellent Product Guide [R]. USA: DuPont, 2022.
- Teijin. Supercritical CO₂ Dyeing Technology White Paper [R]. Japan: Teijin Ltd., 2020.
- DSM. Biodegradable Water Repellent Solutions [R]. Netherlands: DSM, 2021.
- GB/T 4669-2008, 機織物單位長度質量和單位麵積質量的測定[S].
- GB/T 3920-2008, 紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度[S].
- GB/T 4744-2013, 紡織品 防水性能的檢測和評價 靜態浸水法[S].
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