棉針織物低溫漂白節(jié)能工藝的應(yīng)用探討9

1、棉針織物低溫漂白節(jié)能工藝的應(yīng)用探討9-16李  峻1  詹勳杲2  章玉鋼31. 江蘇省紡織工程學(xué)會印染專業(yè)委員會2. 蘇州維明化學(xué)工業(yè)有限公司 3. 馬鞍山海獅針織服裝有限公司 原載：第九屆全國染整前處理學(xué)術(shù)討論會論文集；105-115 【摘要】著重介紹和探討低碳前處理的理念，對棉針織物進(jìn)行低溫漂白節(jié)能前處理工藝優(yōu)化和性能對比試驗(yàn)，確定大樣生產(chǎn)的工藝條件，提出一些有效的優(yōu)化方法。低溫漂白前處理工藝非常符合當(dāng)前綠色低碳環(huán)保、生態(tài)染整、節(jié)能減排、短流程等工藝?yán)砟?，具有?jié)省能源、

2、優(yōu)化工藝的特點(diǎn)?！娟P(guān)鍵詞】棉針織布；低溫漂白；新型氧漂活化劑G；工藝 1  前  言目前從我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略而言，低碳經(jīng)濟(jì)作為轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要方式正在貫穿著整個紡織行業(yè)，它是以低消耗、低污染和低排放的理念為基礎(chǔ)，以節(jié)約能源技術(shù)和減少排放技術(shù)的革新為核心，紡織品在染整加工過程中的氣體排放、水資源消耗、能源消耗等是行業(yè)最終對產(chǎn)品環(huán)境影響綜合評定的最根本依據(jù)。目前國際上已經(jīng)有一些強(qiáng)制或是自愿性的法規(guī)或是市場限制，例如：要求產(chǎn)品標(biāo)識碳足跡等信息。因此，對于整個染整行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本原則之一就是“減量法則”，就是要求用最少的資源消耗獲得最大的產(chǎn)品

3、功能。而對于當(dāng)前一些染整企業(yè)而言，進(jìn)行低碳染整的直接好處還不僅僅是提高產(chǎn)品的環(huán)境價值，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)降低能耗、物耗和排放的機(jī)會，就是發(fā)現(xiàn)降低成本的機(jī)會。它帶來的好處是雙重的。今年頒布的“紡織工業(yè)十二五科技發(fā)展綱要”中明確指出，染整行業(yè)將把棉織物低溫漂白等高效短流程前處理新技術(shù)做為今后幾年的重點(diǎn)研發(fā)和推廣工作，到2015年，棉織物低溫漂白等前處理新技術(shù)完成產(chǎn)業(yè)化研發(fā)，并在行業(yè)中加快推廣。2  低溫漂白前處理工藝通常棉纖維的漂白前處理多數(shù)采用雙氧水漂白工藝，其具有漂白效果較好，白度穩(wěn)定性良好，污染甚少，不腐蝕設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)。漂白的基本機(jī)理：H2O2分解后，其漂白的有效組分是HOO-，分解

4、機(jī)理為：H2O2HOO- + H+。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平衡原理，漂白工作液中加入一定量燒堿，能中和H+，促進(jìn)HOO-的生成。傳統(tǒng)雙氧水漂白工藝中加入雙氧水穩(wěn)定劑來控制由于重金屬離子催化作用促使雙氧水分解，繼而由自由基引發(fā)的反應(yīng)，真正起到漂白作用的有效成份也是其中一部份，甚至相當(dāng)少的一部分，大部分是無效地被分解。所謂低溫漂白前處理，通過在常規(guī)的前處理工藝中采用特殊的氧漂活化劑，改善雙氧水有效分解率，從而可以提高雙氧水的利用率，能使漂白溫度降低到70左右，達(dá)到非常理想的白度以及改善纖維的損傷和失重等問題。2.1  新型漂白活化劑按照國內(nèi)外長期研究結(jié)果和有關(guān)文獻(xiàn)表明，用于雙氧

5、水漂白的活化劑主要分為以下幾大類：酰胺基類化合物活化劑；烷酰氧基類化合物活化劑；N-?；簝?nèi)酰胺化合物活化劑。含酰基的漂白活化機(jī)理都是過氧化氫陰離子對?；荚影l(fā)生親核取代反應(yīng)，生成過氧羧酸。 代表品種有：TAED、NOBS、TBCC和THCTS等活化劑，它們的共同特點(diǎn)在于：低溫漂白條件下的白度可以達(dá)到單獨(dú)使用雙氧水工藝；減少纖維在高溫下的損傷程度；但是依然存在著活化劑的活性能量不穩(wěn)定，性價比高以及工藝依存性差等等問題。新型活化劑G屬于國外專利產(chǎn)品，其特殊化合物中的含有氰氨基，可與HOO-發(fā)生親核取代反應(yīng)，生成比H2O2更為活潑的亞胺過氧酸陰離子，使該化合物具有更高的活性，工藝簡單，

6、白度穩(wěn)定，能在低溫低堿條件下發(fā)生漂白作用。2.2  低溫漂白前處理工藝的幾個關(guān)鍵點(diǎn)由于棉針織布坯布上存在大量的油劑、棉殼和雜質(zhì)等，通常采用堿氧條件下的前處理練漂工藝，可以在堿性條件下充分去除棉籽殼，同時通過表面活性劑去除一定的針織油劑等雜質(zhì)，到達(dá)織物潤濕性和滲透性，從而獲得良好的毛效和白度。低溫漂白前處理工藝基于獲得上述要求外，降低前處理加工溫度，因此要求工藝過程中除選擇特殊的低溫漂白活化劑，我們還要考慮以下兩個方面：（1）選擇低溫（70）條件下去除針織油劑及其雜質(zhì)的低泡型表面活性劑（2）選擇低溫（70）條件下提高棉纖維滲透性的前處理助劑。表1中所選擇的是目前市面上適合低溫

7、前處理工藝的產(chǎn)品，筆者和染整同行通過一些試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，優(yōu)化和完善此項(xiàng)前處理方法，最終達(dá)到低溫、高效、節(jié)能的前處理目標(biāo)。表1  各種適合低溫前處理工藝試驗(yàn)用前處理劑的基本性能一覽表型號生產(chǎn)商外觀主要成分固含量離子性PH值TANNEX BE拓納化學(xué)無色液體特殊表面活性劑45%陰/非6-7ERKANTOL NR拓納化學(xué)無色液體特殊表面活性劑80%非5HK 2058A寧波華科白色粉狀表面活性劑混合物-非13.5HK 2058B寧波華科無色液體松香聚氧乙烯醚羧酸鹽21%陰/非6-7JA 618D聯(lián)邦科特白色粉狀表面活性劑混合物-非10-11TF179浙江傳化淡綠色粘稠液特

8、殊表面活性劑復(fù)配物38%陰/非7.6TF189浙江傳化淺綠色液體特殊表面活性劑復(fù)配物17%陰/非7.6C335蘇州維明無色液體特殊表面活性劑復(fù)配物35%陰/非63  工藝試驗(yàn)3.1  材料及儀器3.1.1  織物：全棉（羅紋）汗布、全棉毛圈布3.1.2  助劑：低溫漂白活化劑G，精練劑（表1），雙氧水（35%），氫氧化鈉（片堿），4BK棉用增白劑（天津），活性黃BF-3R，活性紅BF-3B，活性藍(lán)BF-BR（上海雅運(yùn)），純堿，元明粉等。3.1.3  儀器：常溫振蕩打樣機(jī)（瑞比）、電腦分光光度儀C

9、FS57CA（美國愛色麗）、電腦測色儀SF600 PLUS-CT（Datacolor）、PH計(jì)PHSJ-3F、YG（B）026D-500型斷裂強(qiáng)力儀。3.2  試驗(yàn)工藝3.2.1  傳統(tǒng)前處理工藝流程進(jìn)布濕潤加布加入精練劑、穩(wěn)定劑或滲透劑加溫到50-55機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)保溫10分鐘加入雙氧水和片堿循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)5分鐘升溫到95循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)保溫50分鐘降溫水洗酸中和水洗酶脫氧后續(xù)染色3.2.2  低溫漂白前處理工藝流程（圖1、2）進(jìn)布濕潤加布加入低溫處理劑加溫到50-55機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)保溫10分鐘加入雙氧水和片堿循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)5分鐘加入低溫漂白活化劑升溫到70循環(huán)運(yùn)

10、轉(zhuǎn)保溫50分鐘降溫水洗酸中和水洗酶脫氧后續(xù)染色圖1  染色前低溫前處理工藝圖 圖2  全漂低溫前處理工藝圖3.3  測  試3.3.1 毛效測試測試液染料配制：秤取1g 活性紅BF-3B染料以95熱水充分溶解稀釋成100cc為1%溶液。將前處理后的測試布樣朝經(jīng)向切割成20cm，緯向2cm的布條，再離一端1cm處沿緯向用鉛筆作一平行線，將試樣的另一端固定在一橫架上使其垂直懸掛，下端浸入盛有染液的容器中，使其液面與鉛筆線正好對齊。測量10分鐘內(nèi)染液沿經(jīng)向上升的高度，以cm為測量數(shù)值，數(shù)值越

11、大，表明毛效也好。3.3.2  棉籽殼測試可以通過目測觀察前處理后的布面含棉籽殼的情況。另一種方法：在所處理的布面上取7-8個直徑4厘米的圓圈，在放大鏡下觀察棉籽殼的殘留數(shù)目，取平均值，則為含棉籽殼的數(shù)量。3.3.3  白度測試將前處理后的測試布樣均用電腦分光光度儀CFS57CA測白度，在每塊織物的三個不同地方測出數(shù)據(jù)，然后取平均值。3.3.4  雙氧水殘存率測試采用氧化還原滴定法高錳酸鉀滴定法檢測雙氧水的殘存率。3.3.5  強(qiáng)力測試在距離待測布樣一邊100毫米處，分別沿著經(jīng)向和緯向剪長為200毫米、寬為60毫米

12、的布條；將60毫米寬度的兩邊各抽去5毫米寬的紗線，各留下5毫米的毛邊；每個待測布樣準(zhǔn)備5個布條，備用。將上述準(zhǔn)備的布條夾入YG（B）026D-500型斷裂強(qiáng)力儀的夾布口，布面平直時兩布夾間的距離為L1，設(shè)定拉伸速度為50mm/min，使布夾住兩邊拉伸，當(dāng)布面出現(xiàn)斷裂時記錄此時的拉伸用力Wkgf或者N和布夾間的距離L2；平行測試五組數(shù)據(jù)。3.3.6  失重率測試將處理前后的織物稱取重量之前在105下恒重3小時，然后在干燥器中冷卻再稱重，試樣失重率按下列公式計(jì)算：失重率%=（處理前織物重-處理后織物重）/ 處理前織物重X100% 。3.3.7 &#

13、160;染色性能測試皂洗牢度測試采用耐洗色牢度ISO105-C03-1989標(biāo)準(zhǔn)；耐摩擦色牢度測試采用GB3920-1997紡織品耐摩擦色牢度實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)。4  試驗(yàn)結(jié)果和討論4.1  前處理劑的性能對低溫前處理工藝的影響我們選擇了目前市面上比較有代表性并且適合低溫前處理工藝的產(chǎn)品，進(jìn)行70前處理的比較（試驗(yàn)工藝按圖1進(jìn)行），見表2，試驗(yàn)結(jié)果表明，影響處理織物的潤濕性和滲透性，主要取決于表面活性劑本身的效果，其在低溫堿性條件下去除針織油和棉雜質(zhì)又直接影響到低溫前處理工藝最終的白度，加入活化劑G的1#4#，滲透性、毛效和白度明顯優(yōu)于其他配方，6#、7#配方

14、的滲透性和毛效比較良好，因此選擇具有精練和滲透共性的表面活性劑尤為重要，C335前處理助劑比較適合。數(shù)據(jù)見表3?？梢?#和4#工藝的各項(xiàng)綜合性能較為突出，基本可以滿足前處理低溫漂白的要求。表2  各種低溫前處理工藝的試驗(yàn)配方助劑配方成份（g/L）123456789TANNEX BE0.51-ERKANTOL NR0.51-HK2058A-44-HK2058B-1.5-JA-618D-3-TF-179-2-TF-189-5C-335-12-22-活化劑G1.51.51.51.5-片堿1.51.51.51.5-1.51.51.51.535%雙氧水444444444表3 

15、; 各種低溫前處理工藝的性能比較編號起始PH值終了PH值滲透性（秒）白度毛效（mm）雙氧水殘存率棉籽殼去除起泡性112.2612.01267961.411346.2%+212.2512.0214062.913241.7%+312.2812.05144058.010032.8%+412.2812.0607962.313441.7%+511.8611.753049.63040%+611.8911.80247.711026.3%+711.9011.8217937.410237.5%+812.2211.96162845.911675%+912.2412.0476546.611281.8%+注

16、：棉籽殼的去除情況的評價：棉籽殼少“+” 棉籽殼中等“+” 棉籽殼較多“+”處理液中的起泡性評價：起泡低“+” 起泡中等“+” 起泡較多“+”4.2  活化劑G用量對前處理白度的影響上述性能比較試驗(yàn)中，我們采用活化劑G的用量為1.5克/升，考慮到工藝的優(yōu)化和合理性，對活化劑G不同用量亦進(jìn)行對比，見表4。實(shí)驗(yàn)表明，通常用量可以控制在1.3-1.6克/升的范圍內(nèi)，其各項(xiàng)白度指標(biāo)比較理想。表4  活化劑G用量對前處理白度的影響活化劑G用量（g/l）11.21.41.61.8白度48.257.559.262.462.84.

17、3  不同pH值的工藝條件下對活化劑G的影響在試驗(yàn)中選定活化劑G的用量為1.5g/l的工藝條件下，我們進(jìn)行不同的前處理PH值對白度的影響試驗(yàn)，結(jié)果見表5?？梢娀罨瘎〨在PH=11-12的范圍內(nèi)白度以及部分前處理性能指標(biāo)比較良好。表5  活化劑G用量對前處理白度的影響pH值1010.51111.51212.5白度54.657.260.861.261.562.5毛效（mm）100104118120122126棉籽殼去除+注：棉籽殼的去除情況的評價：棉籽殼少“+” 棉籽殼中等“+” 棉籽殼較多“+”4.4  低溫前處理7

18、0時不同時間對雙氧水殘存的影響在漂白過程里雙氧水必須分解（產(chǎn)生過氧化氫離子），但此分解一定要在控制中進(jìn)行。傳統(tǒng)的氧漂工藝溫度在95-100之間，經(jīng)40-50分鐘保溫后，雙氧水的殘存率基本低于20-30%，大約有70-80%雙氧水被分解，必須加入穩(wěn)定劑來控制雙氧水的分解。而70低溫漂白工藝中，加入低溫漂白活化劑后雙氧水的殘存率基本在45-55%，這樣使得雙氧水的分解率控制在50%左右，充分發(fā)揮雙氧水的漂白作用。從表6可以看出，1#5#試驗(yàn)中的雙氧水殘存率控制的比較穩(wěn)定。4.5  低溫漂白的時間對白度的影響采用低溫活化劑的氧漂工藝，由于漂白的溫度比較低，我們通過實(shí)驗(yàn)得到漂白反應(yīng)

19、的時間比常規(guī)漂白工藝的略微增加，我們選擇4#工藝進(jìn)行白度測試。數(shù)據(jù)見表7，可見70漂白時的時間延長至80分鐘對提高白度的影響不是很大，選擇50-60分鐘的漂白時間比較合理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表7。4.6  低溫漂白前處理增白一浴工藝的優(yōu)化通過低溫前處理助劑的選擇和活化劑的合理使用，我們選擇棉用增白劑4BK進(jìn)行前處理增白一浴試驗(yàn)（試驗(yàn)工藝按圖2進(jìn)行），分別以不同的工藝條件來進(jìn)行對比，見表8，從3#和5#的結(jié)果表明，其綜合性能良好，完全可以達(dá)到快速節(jié)能前處理漂白（增白）的目的。表6  在70低溫處理時不同時間的雙氧水殘存率測試 0min10min20min

20、30min40min50min60min169.2%53.8%53.8%53.8%53.8%46.2%46.2%266.7%58.3%58.3%50%50%50%41.7%369.2%53.8%46.2%38.5%38.5%38.0%38.0%466.7%58.3%50%50%41.7%41.7%41.7%580%60%60%40%40%40%40%647.4%42.1%31.6%31.6%26.3%26.3%26.3%756.3%56.3%43.8%43.8%37.5%37.5%37.5%890%85.2%85.2%81.6%81.3%75%75%992.3%89.3%89.0%87.8%8

21、6.2%81.8%81.8%表7  低溫漂白時間對白度的影響漂白時間20min30min40min50min60min70 min80 min雙氧水殘存率50%50%41.7%41.7%41.7%41.3%41.1%白度46.246.254.462.262.262.462.6表8 低溫前處理中加棉用增白劑的性能試驗(yàn) 前處理助劑12345配方成份TANNEX BE0.51ERKANTOL NR0.51C-335212活化劑G1.51.51.51.5片堿2222235%雙氧水77777棉用增白劑4BK（%）0.70.70.70.70.7性能比較毛效（mm/3

22、0min）162160167163170白度99.6104.5104.8103.4104雙氧水殘存率%50%52%52%48%48%5  生產(chǎn)實(shí)踐和經(jīng)濟(jì)效益對比經(jīng)過上述的工藝試驗(yàn)結(jié)果，為了進(jìn)一步確定前處理低溫漂白工藝的可行性，優(yōu)化和完善工藝條件和配套助劑的選擇，在現(xiàn)場進(jìn)行批量的生產(chǎn)實(shí)踐，并且與常規(guī)前處理工藝進(jìn)行性能對比，從而來評價綜合質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益等方面的情況。5.1  全棉針織布染色前低溫漂白生產(chǎn)試驗(yàn)5.1.1  面料布種：全棉21支毛圈布5.1.2  生產(chǎn)流程：毛坯布70低溫氧漂酸中和水洗酶脫氧待染色5.1.3

23、  工藝時間（共計(jì)155分鐘）毛坯布入缸（10分鐘）加料（5分鐘）升溫至55（15分鐘）55加料運(yùn)轉(zhuǎn)（15分鐘）升溫至70氧漂（10分鐘）保溫（50分鐘）降溫排水（5分鐘）進(jìn)水升溫（15分鐘）酸中和（10分鐘）排水（5分鐘）進(jìn)水（5分鐘）水洗酶脫氧（10分鐘）染色 （顏色淺咖啡）5.1.4   低溫前處理工藝和常規(guī)前處理工藝綜合測試對比具體數(shù)據(jù)可見表9、表10、表11，從現(xiàn)場生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果來看，低溫前處理工藝各項(xiàng)性能指標(biāo)完全符合目前使用的常規(guī)工藝的要求，可以達(dá)到節(jié)能低耗工藝的理念。表9  低溫前處理工藝和常規(guī)前處理工

24、藝綜合性能指標(biāo)測試對比（一）前處理工藝助劑用量低溫堿氧工藝常規(guī)堿氧工藝低溫前處理劑C-335g/l1.5低溫漂白活化劑Gg/l1.5片堿g/l2235%雙氧水g/l44三合一精練劑g/l2氧漂溫度70 95性能測試白度60.257.8毛效（mm/30min）140130前處理耗時155分鐘200分鐘前處理耗汽節(jié)省比30%失重2.3%4.2%頂破強(qiáng)力（原布472.7N）428.3N418.7N表10  低溫前處理工藝和常規(guī)前處理工藝對染色的影響指標(biāo)低溫堿氧工藝常規(guī)堿氧工藝K/S值13.2813.30染色勻染性+染色布面質(zhì)量綜合評價+摩擦牢度/級干摩4-54-5濕摩3

25、-43-4皂洗牢度/級原變44白沾3-43-4染色工藝：活性黃BF-3R 0.81% o.w.f、活性紅BF-3B 0.22% o.w.f、活性藍(lán)BF-BR0.46% o.w.f、元明粉40 g/l、純堿10 g/l。   表11   低溫前處理工藝和常規(guī)前處理工藝綜合物理測試對比 棉針織布胚布樣低溫堿氧工藝常規(guī)堿氧工藝棉針織半漂布棉染色后布棉針織半漂布棉染色后布吸水高（mm）0120122118120白度20.558.5-58.6-強(qiáng)力（Kgf）經(jīng)向48.3534851.245緯向16.871

26、7.813.816.812.8延伸度經(jīng)向85%84%91%82%88%緯向202%348%260%320%260%5.2  全棉針織布低溫全漂（增白）生產(chǎn)試驗(yàn)5.2.1  面料布種：全棉32支羅紋汗布5.2.2  生產(chǎn)流程：毛坯布70氧漂增白一浴水洗柔軟脫水5.2.3  工藝時間（共計(jì)130分鐘）毛坯布入缸（10分鐘）加料（5分鐘）升溫至55（15分鐘）55加料運(yùn)轉(zhuǎn)（15分鐘）升溫至70氧漂（10分鐘）保溫（50分鐘）降溫排水（5分鐘）進(jìn)水水洗（15分鐘）排水（5分鐘）柔軟（10分鐘）5.2.4  低溫堿氧增白一浴工藝和常規(guī)工藝綜合測試對比（結(jié)果見表12）表12