染色清洁生产技术

八、染色清洁生产技术

染色可以改善毛皮的外观,增加花色品种,满足消费者的审美需求,提高产品附加值。毛皮的染料包括染毛被的染料和染皮板的染料。用于毛皮染色的染料有氧化染料、酸性染料、酸性媒介染料、茜素染料、络合金属染料、直接染料、活性染料和其他染料。国内目前有北京泛博科技有限公司和石家庄永泰染料化工公司染料种类比较齐全。吕生华提出皮革绿色染料需要满足以下要求:不含致癌物质;不使人体产生过敏作用;不含有荷尔蒙;对重金属的含量有严格的限制;不含对环境有污染的化学物质;对甲醛的含量有严格的限制。

1.有害的染料及助剂

偶氮染料是指分子结构中含有偶氮基(—N═N—)的染料,其中偶氮基常与一个或多个芳香系统相连构成一个共轭体系而作为染料的发色体。在合成染料中,偶氮染料是品种和数量最多的一种,多达600~700种,约占一半以上。偶氮染料具有很广的色谱范围,色种齐全,色光良好,并有一定的牢度,广泛应用于纺织品、皮革制品等染色及印花。德国1994年法令规定,“禁止使用含有或可能产生芳香胺中间体的偶氮染料”。在产品使用过程中,偶氮染料会逐渐渗透入人体内,通过人体新陈代谢中产生的还原性物质的作用,偶氮双键会被还原断裂,变成氨基而产生芳香胺。一些相对分子质量和体积较小(特别1~4个芳香环结构)的芳香胺进入人体后,会穿透起保护作用的细胞膜,到达居于细胞核中的DNA。芳香胺易产生活泼的亲电子“阳氮离子”,攻击DNA上的亲核位置,相互以共价键结合,从而破坏DNA,引起癌变。此外,芳香胺分子的扁平部分,还会“插入”正常细胞DNA的螺旋线结构的相邻基本对之间,从而破坏DAN引起癌变。2002年欧盟颁布了指令2002/61/EC,禁止使用有害偶氮染料及销售含有这些物质的产品。欧盟委员会指令2002/61/EC和我国生态皮革要求,毛皮中可分解有害芳香胺染料含量≤30mg/kg。目前有24种(并非所有)芳香胺产品被禁止使用,相关检测标准有GB 19601—2013《染料产品中23种有害芳香胺的限量及测定》和GB/T 23344—2009《纺织品 4-氨基偶氮苯的测定》。

目前市场上有11种致癌染料,其结构分属偶氮型、三芳甲烷型和蒽醌型等,而以偶氮型结构居多,具体品种是:C.I.分散黄3、C.I.直接红28、C.I.直接蓝6、C.I.直接黑38、C.I.碱性红9、C.I.酸性红26、C.I.酸性紫49、C.I.溶剂黄1、C.I.溶剂黄2、C.I.碱性黄2、C.I.溶剂黄34。目前国际市场上严格规定用于人体等的织物上的过敏性染料的含量必须控制在0.006%以下,被禁止的染料有27种。氧化染料是毛皮专用染料,它不能使毛被直接着色,必须经过氧化而显色。氧化染料具有分子小、渗透性好、染色温度低、色泽柔和等优点,但氧化染料工艺复杂,染色坚牢度不高,有毒,要注意尽量避免使用。

通过染料或染色助剂可能引入对人体有害的重金属,这些染料包括金属络合染料、媒染染料、酞菁结构的染料、固色剂等。染料中可能含有170多种对环境有危害的物质,要在研发、生产时尽量避免。染料合成过程复杂,容易含有变异性化学物质和持久性有机污染物,如二氯代苯、三氯代苯等,具有结构简单、高亲油性、高积聚性、易在生态环境和人体中积聚、可遗传性毒性及难生物降解性等特点。染料添加剂也不能含有对环境有污染的物质,如含氯的脂肪烃溶剂、整理剂、苯环、含氯的硝基苯、含氯的苯胺以及相应的染色助剂等。

2.植物染料

植物染料色泽柔和、自然,具有良好的环境相容性和自然无污染的特点,属于可再生资源。皮革工业中常用的栲胶,在能够交联生皮的同时,往往使皮革染上不同的颜色,是兼具鞣性和染色性能的天然材料。栲胶与胶原之间的既有物理吸附也有化学结合,具有较好的稳定性。制革用天然染料还有高粱、红米、姜黄、板栗刺壳以及核桃青皮等。天然染料对金属鞣革进行染色,可以形成牢固的天然染料—金属—皮胶原络合结构,获得更好的染色效果。王应红研究了稀土媒染后在表面活性剂存在下天然染料姜黄素对蓝湿皮的染色动力学,发现经稀土媒染后的蓝湿皮吸收姜黄素效果显著,且在较高温度下吸附更快,效果更好。丁克毅等研究了京尼平、栀子苷苷元、橄榄苷苷元A、橄榄苷苷元B、马钱素苷元、橄榄苦苷苷元及E-6-O-香豆酰鸡屎藤次苷甲酯对皮粉的染色和鞣制性能,发现天然环烯醚菇类化合物以单体形式与蛋白质发生交联反应并显色,其染色机理与传统的天然染料或活性染料有本质的区别。植物染料是从植物体中提取的,与环境的相容性好,可以生物降解,而且无毒无害,对皮肤无过敏性和致癌性。除有染色功能外,还具有鞣性、抗菌、药物、香料等多种功能。植物染料部分为中药,在染色过程中,其药物和香味成分与色素一起被所染物吸收,使染后的织物对人体有特殊的药物保健功能。在当今人们崇尚绿色消费品的浪潮冲击下,系统开发植物染料,不断完善其色谱和染色工艺,逐渐替代合成染料,具有十分重要的意义。

3.清洁高效的染色方法

完善染色设备和工艺,提高染料的上染率和吸收率,加强染料的染色牢度。采用通过式染色机,将干燥后的坯革经传送带通过染浴进行染色,染料利用率高,染液可循环使用,基本不排放废液,连续化生产,生产效率高,适用性强,已成为最有效的清洁染色方法之一。采用超临界CO2代替水作介质进行染色,可大大节省用水。此外,超声波技术、纳米技术、微胶囊技术、低温等离子体技术、电化学技术、微波技术、稀土助染、固色技术都可用来促进染色的清洁高效。