常壓低溫等離子體處理純棉織物的中試研究

常壓低溫等離子體處理純棉織物的中試研究

0介質(zhì)阻隔前處理經(jīng)過加工的陰離子加工是一種干燥的加工，具有短期保持、清潔、環(huán)保的特點(diǎn)。本院所使用的常壓低溫等離子體設(shè)備是與中科院合作研制的。該設(shè)備的基本特征是:以介質(zhì)阻擋方式實(shí)現(xiàn)大面積均勻放電,可混入不同氣體,氣體流量可以控制,放電強(qiáng)度也可根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)。此設(shè)備為平幅連續(xù)式,門幅達(dá)到2m,車速可達(dá)50m/min。在用其對純棉織物進(jìn)行前處理時(shí),通過放電,等離子體中高能粒子對織物表面發(fā)生刻蝕作用和化學(xué)改性,使棉纖維上漿料和蠟質(zhì)的連續(xù)覆蓋狀態(tài)被氧化和破壞。漿料的分子鏈被切斷,雜質(zhì)的可溶性提高,易于被去除。所以,應(yīng)用等離子體技術(shù)可優(yōu)化傳統(tǒng)的退煮工序,達(dá)到節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)的目的。1測試1.1低溫等離子體設(shè)備織物14.8tex×14.8tex378根/10cm×378根/10cm78g/m2純棉府綢PVA漿坯布(紹興海神印染有限公司)常壓低溫等離子體設(shè)備(中樣機(jī),自行研制);燒毛機(jī)LMH003(江陰市江南紡印機(jī)械有限公司);煮漂聯(lián)合機(jī)LH-022(江蘇紅旗印染機(jī)械有限公司);絲光機(jī)LM082-340(黃石紡織機(jī)械廠);DatacolorSpectraflashSF600X測色光譜儀(美國Datacolor公司);LCK-800型紡織品毛細(xì)效應(yīng)測定儀(山東紡織研究院測控設(shè)備開發(fā)中心);YG026斷裂強(qiáng)力儀(江蘇南通三思機(jī)電科技有限公司)。1.3測試方法1.3.1工藝條件及一元樹葉片的制備(1)工藝流程工藝一原布→等離子體處理→燒毛→半煮練→漂白工藝二原布→等離子體處理→燒毛→煮練→漂白工藝三原布→等離子體處理→燒毛→直接漂白工藝四原布→燒毛→退漿→煮練→漂白(傳統(tǒng)工藝)(2)工藝條件及處方燒毛車速100m/min,一正一反等離子體處理氬氣10L/min,氧氣0.6L/min,車速50m/min退漿燒堿10g/L,滲透劑5g/L,汽蒸102℃×40min煮練NaOH30g/L,精練劑YH-10004g/L,螯合劑FK-4253g/L,汽蒸102℃×60min半煮練即把煮練的助劑用量和汽蒸時(shí)間適當(dāng)減少(NaOH20g/L,汽蒸時(shí)間40min)漂白H2O23.5g/L(100%雙氧水),精練劑YH-10002g/L,穩(wěn)定劑FK-6015g/L,螯合分散劑710-100%2g/L,汽蒸102℃×45min1.3.2斷裂強(qiáng)力測試毛效按FZ/T01071—1999《紡織品毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》測定。斷裂強(qiáng)力按GB/T3923.1—1997《紡織品織物拉伸性能第1部分:斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定條樣法》測定。白度用DatacolorSpectraflashSF600X測色光譜儀測定。2結(jié)果與討論2.1采用低溫常壓等離子體處理棉織物試驗(yàn)工藝流程均在煮練后取樣,工藝三在直接漂白后取樣,檢測樣品的毛細(xì)效應(yīng)。不同工藝的毛效比較見表1。由表1可見,工藝一、二、四的毛效和白度差不多,即織物經(jīng)工藝一、二處理后,已完全達(dá)到紡織品后道工序的要求,且省略了退漿工序。這是因?yàn)榭椢锷系腜VA漿料經(jīng)氬氣和氧氣低溫常壓等離子體處理后,聚乙烯醇分子鏈不同程度地?cái)嗔?棉纖維上蠟質(zhì)連續(xù)覆蓋狀態(tài)被破壞,形成含—OH、—COOH等水溶性基團(tuán)的物質(zhì),織物潤濕性提高。利用等離子體以上特性可改進(jìn)傳統(tǒng)工藝,即織物先經(jīng)等離子體處理和燒毛后,直接進(jìn)入煮練,以替代傳統(tǒng)的退漿工序。工藝三的毛效和白度較差,達(dá)不到質(zhì)量要求,說明等離子體處理純棉織物還不能完全替代退漿及煮練。而織物經(jīng)等離子體處理和燒毛后進(jìn)行半煮練,則可以達(dá)到要求,即工藝一比較理想。應(yīng)用低溫常壓等離子體處理工藝,棉纖維的損傷比工廠傳統(tǒng)工藝要小。這是因?yàn)槊蘩w維經(jīng)氬/氧低溫常壓等離子體的高能粒子撞擊后,盡管棉纖維上個(gè)別部位連接的β-D-葡萄糖?；系?,4-甙鍵被擊斷,但平均聚合度(DP)下降很小,而且低溫常壓等離子體處理僅在纖維表面10μm深度內(nèi)發(fā)生作用,加之纖維表面有漿料和其它雜質(zhì),所以對纖維損傷不大。表1表明,工藝一、二和三的經(jīng)緯向強(qiáng)力都大于工藝四。2.2節(jié)約蒸汽、節(jié)省水、每米布的節(jié)省通過大量試驗(yàn),確定工藝一為最佳工藝,它與工廠常規(guī)工藝的具體參數(shù)比較見表2。與常規(guī)工藝相比,等離子體處理工藝成本較低,如下所示:(1)節(jié)省堿劑用量按28%濃度的液堿價(jià)格0.75元/kg,帶液率為90%計(jì),每萬米布節(jié)省堿的成本為:78g/m2×1.6(幅寬)×10-3×10000×(10+30-20)÷28%×90%×0.75×10-3=60元(2)節(jié)省蒸汽消耗量每萬米布常規(guī)工藝用汽量,退漿4t,煮練6t;而等離子體處理最佳工藝用汽量為4t。每噸汽按150元計(jì),則每萬米布節(jié)省蒸汽900元。(3)節(jié)省水用量并減少排放每萬米布等離子體處理節(jié)省退漿用水23t。按每噸水(含污水處理費(fèi)用)3元計(jì),則每萬米布節(jié)省69元。(4)增加的等離子體處理加工成本等離子體設(shè)備用負(fù)荷為80kW,退漿機(jī)用電負(fù)荷為30kW,每萬米增加的耗電費(fèi)用為:(80-30)kWh×0.75元/kWh÷(60m/min×60min)×10000m=104元用等離子體處理工藝,每萬米節(jié)約加工成本為:(60+900+69)-104=925(元)此外,應(yīng)用等離子體技術(shù),能減少堿用量,降低污水COD值,具有明顯的環(huán)境效益。3最終產(chǎn)品工藝(1)純棉織物應(yīng)用等離子體處理工藝,對工廠的傳統(tǒng)前處理方法進(jìn)行改進(jìn),完全能達(dá)到實(shí)際