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全棉厚重织物前处理短流程生产工艺的探讨

来源:印染在线 发布时间:2011年07月27日

1 前言
  前处理练漂工艺是印染加工中的关键工序之一, 它可分为退浆、煮练、漂白三步。所谓短流程工艺就是变三步为二步或一步的加工。其中的二步法又可分为“退浆+ 煮漂一浴”和“退煮一浴+ 常规漂白两种工艺; 一步法就是“退煮漂一浴”工艺。工艺的缩减程度越大, 其工艺越复杂, 控制越困难, 同时它们又都有“冷轧堆”和“汽蒸”两种加工方式。通过查阅资料和实际调研, 我们发现前处理短流程工艺是目前练漂加工的主要发展趋势, 它对品种的适应性可达90%以上, 地区复盖率为70%以上, 然而在我省的印染加工中却应用尚少, 值得进行广泛的应用研究。特别是对全棉厚重织物, 其粗支纱用棉等级较低, 前处理工艺的优化更为重要, 对其短流程生产工艺进行系统研究更具有实用意义。在以往的实际生产中, 对于一些高档的品种或是比较厚重的织物, 为保证前处理质量达到要求, 采取了“退浆→煮练→漂白”的全工艺路线, 这种工艺不仅工艺路线长, 而且各种消耗增加, 也给下道工序的生产造成影响。我们立足于企业的实际情况并结合设备状况, 开发了冷轧堆前处理短流程工艺, 经实践证明, 它具有工艺路线短, 耗能低, 适合多品种、小批量生产等特点, 尤其是可以避免全棉厚重织物易于产生的擦伤、折皱、卷边等疵病。本文从生产实际出发, 对此工艺进行了初步的探讨。

2 原理
  我们所在开发应用的冷轧堆前处理短流程工艺为“退煮漂一浴”一步法工艺, 即实施“碱氧一浴”加工。众所周知: 影响毛效的主要杂质是果胶质和油腊质, 果胶质的主要成分是果胶酸衍生物, 从理论上讲果胶酸分子中的C6 上连有一羟基, 使其应在热水及碱液中具有良好的溶解性,

但由于实质上在原棉中它并非游离状态, 而是其部分羧基与钙镁离子结合成溶解度小的盐、部分羧基以甲酯形式存在、部分羧基与纤维素上的羟基以酯键结合等, 使果胶质失去了亲水性, 加上它主要存在于初生胞壁中将纤维素大分子间的空隙完全堵塞, 从而影响毛效, 然而, 经大量研究表明: 果胶质在10g/L 以上的烧碱溶液中煮半小时可以将其完全去除; 油腊质主要存在于棉纤维最外层的角皮层中, 其组成很复杂, 它的拒水性使棉纤维失去了本应具有的亲水性, 且影响不仅取决于其含量还取决于其分布状态, 在加工中必须将油腊质含量尽量减少, 同时要防止其干燥时在初生胞壁外形成连续蜡膜, 故加强水洗至关重要。
  在冷轧堆时, 碱性双氧水将对淀粉、PVA 浆料及果胶质、油腊质等杂技发生氧化作用, 由于处于低温其水解断键反应进行得较慢, 所以必须在冷堆后安排高温热碱处理, 以促成B醚键断裂, 使浆料、果胶质的分子量大大降低; 在强碱溶液中果胶质羧基的钙镁盐转化成钠盐, 果胶酸酯皂化成钠盐, 使果胶胶质的水溶性增加, 同时也促进了杂质的碱水解, 油腊质皂化成钠盐, 蛋白质被碱水解, 由于皂化反应在冷轧堆时进行不充分, 因此需要安排高温热碱处理,以促进其加速完成; 对于不能被皂化的油腊质, 高温碱处理就更具有特殊作用, 油腊质的熔点在70~80℃, 在冷轧堆时处于固态, 表面活性剂也难于将其乳化, 当进入高温油腊质热熔成液体乳化去除; 在冷轧堆后, 立即用大量热水冲洗将会使上述降解、碱水解及皂化作用产物均可得到很好去除。
  综上所述, 在冷轧堆工艺中, 经过一定的高温热碱处理将有利于使各项加工指标达到满意效果, 故整个加工中的高温热碱处理及充分水洗是冷轧堆短流程加工工艺的关键。我们可将冷轧堆工艺可分为三个阶段, 即: 第一阶段为冷轧堆, 主要完成对质的溶胀及氧化反应, 第二阶段为高温热碱处理, 主要完成对氧化产物
的化学降解、碱水解、皂化反应及油腊质的乳化分散增溶的物理化学反应, 第三阶段为高效水洗, 主要通过物理机械作用, 将已降解、皂化、碱水解、乳化的杂质用大量的流动热水彻底洗净。

3 小样试验
  “碱氧一浴”冷轧堆工艺中虽然烧碱和双氧水的浓度较高, 但要去除织物上的浆料、杂质, 提高反应速度, 还需在碱氧中加入耐强碱的具有渗透、净化、乳化作用的高效精练剂和能耐强碱的高效稳定剂,可以促进织物上的浆料、果胶质、油腊质等杂质的分解、溶胀, 容易去除, 提高半制品的毛效和白度。
  试验材料如下:
  试样A:  32ö 2×21 78×56 95 全棉缎纹床单布
  试样B:  16×16  76×54 88 . 5 全棉井纹床单布
  助剂: 烧碱、双氧水、精练剂、稳定剂、H2SO 4、KM nO 4 等。
  设备: 1000m l 烧杯、烘箱、强力测试仪、毛效测试架、滴定管等。

3 . 1 精练剂的选择
  (1)耐碱性
  选择精练剂ZS293、JD、HB、L S 10g/ L 与烧碱40gö L 配制成500ml, 加热到60℃观察其状态。

(2)渗透性
  将精练剂5g/ L 和N aOH40g/ L 配制1000m l溶液, 以2×2cm 坯布投入溶液中测定沉降时间(s)。

从表2 可以看出, ZS293 在热碱中稳定, 沉降时间最短, 由此我们选择精练剂ZS- 93 作为冷轧堆用剂。

3 . 2 稳定剂的选择
  将稳定剂GJ2101、稳定剂HD、稳定剂HB 各10g/ L 分别加入到500m lH2O 2 中, 配成溶液, 用H2SO 4+ KM nO 4 滴定不同条件下H2O 2 的浓度。

从表3 可以看出, GJ2101+ H2O 2 溶液24h 中分解最少, 由此我们选择稳定剂GJ 21

01 作为冷轧堆用剂。

3 . 3 冷轧堆N aOH 和H2O 2 浓度的选择
  在传统的工艺中, 织物上的杂质、浆料是在高温下发生的膨化、溶胀、氧化、降解等反应, 但是在室温条件下, 反应要缓慢的多, 我们可以提高烧碱和双氧水的浓度, 使半制品达到要求。

3 . 3 . 1 对N aOH 浓度的选择
  (1)坯布品种
  32ö 2×16 78×54 92 英寸全棉缎纹床单布
  (2)处方(g/ L )
  N aOH  X
  ZS293 10
  (3)工艺流程
  坯布→多浸二轧(室温, 轧余率110% )→塑料布包好恒温堆置(25℃, 24 小时)→热水洗净→熨干
  (4)测试结果
  测试结果见表4。

结果表明, 随N aOH 用量增加, 去杂效果和毛效也上升, 但是当N aOH 用量达45g/ L 以上时, 织物强力损失迅速增加。

3 . 3 . 2 对H2O 2 浓度的选择
  (1)工艺处方(g/L )
  H2O 2     X
  ZS293    10
  GJ2101    8
  PH= 10~11
  (2)工艺流程和坯布品种
  工艺流程和坯布品种同3 . 3 . 1。
  (3)测试结果
  测试结果见表5。

数据表明, 随H2O 2 浓度的提高, 白度也逐渐提高, 但是当达到一定程度时, 强力损失较大, 而白度并不显著提高。
  根据3 . 3 . 1和3 . 3 . 2 的试验结果可得出如下结论: 以N aOH 45g/ L、H2O 2 18g/ L 作为织物冷轧堆用量, 半制品各项指标满足要求, 效果较好。

3 . 4 对不同工艺路线的试验
  织物经24 小时的堆置后, 浆料膨化降解, 果胶质水解, 油脂腊质发生乳化反应, 果胶及油蜡部分被皂化生成钠盐, 如果此时安排热水洗, 已经降解的低分子化合物并不能

充分去除, 若水洗前进行轧碱短蒸, 即高温热碱处理, 会使皂化反应和水解反应继续进行, 浆料进一步分解, 对杂质去除更为有利。下面对工艺路线进行设计, 并比较处理结果。
  (1)工艺路线
  (A )冷轧堆→热水洗→(85℃, 3 次)→温水洗(次)→冷水洗(1 次)→烘干
  (B)冷轧堆→碱氧洗(2 次, 85℃) →热水洗(次, 85℃)→温水洗(1 次)→冷洗→烘干
  (C)冷轧堆→碱氧洗(2 次, 85℃)→短蒸(102℃3m in )→热水洗(3 次, 85℃)→温水洗(1 次)→冷洗→烘干

(2)碱氧液工艺处方(g/ L )
  N aOH     10
  H2O 2     2 . 5
  ZS293    3
  GJ2101   2 . 5
  (3)测试
  测试结果见表6。

表中测试数据显示, 工艺路线C 的各种加工效果最好, 所以我们选其作为大样生产的工艺路线。

4 大样生产试验及应用
  4 . 1 试验品种与加工设备
  32/ 2×21 78×54 95 英寸全棉缎纹床单布
  16×16 76×54 88 . 5 英寸全棉井纹床单布
  多浸二轧打卷机、打卷转动装置、平幅水洗机

4 . 2 工艺流程
  坯布准备→冷轧堆→高温热碱处理→水洗

4 . 3 冷轧堆工艺
  由于织物含有大量浆料、腊质, 使溶液的渗透性差, 因此我们采用多浸二轧, 打卷堆置时用塑料布包轴, 转动6~8r/m in。
  浸轧液工艺处方(g/ L )
  N aOH  45
  H2O 2  18
  ZS293  10
  GJ2101  8
  工艺条件: 轧工作液: 室温;

轧余率: 100~110%; 堆置温度: 室温; 堆置时间: 24h
  4 . 4 高温热碱及水洗处理
  热洗(80℃, 1 格)→浸轧碱氧液(85℃, 2 格)→高温蒸煮(102℃, 3m in)→热水洗(85- 95℃, 3 格→温水洗(60℃, 1 格)→冷水洗(1 格)→烘干

碱氧液工艺处方(g/L )
  N aOH  10
  H2O 2  2 . 5
  ZS293  3
  GJ2101  2 . 5
  4 . 5 半制品品质测试
  对不同的品种以32ö 2×21 78×56 95 和16×16 76×54 88 . 5 为例, 对半制品品质进行测试, 结果如表7 所示。

4 . 6 平均耗能比较
  我们对冷轧堆短流程工艺和传统工艺的耗能进行比较, 结果见表8。

5 结论
  实施前处理短流程工艺, 要求所用精练剂的耐碱性和渗透性要好, 从而可使织物在打卷堆置时, 能够充分润湿、渗透, 以保证半制品的质量。高温热碱处理可以进一步提高退浆效果以及毛效、白度, 因为在冷轧堆练漂时, 浆料和果胶质、油腊质、木质素及蛋白质都已经发生了水解或皂化反应, 但是反应不一定完全, 此时进行轧碱短蒸, 可以促使反应进一步进行, 更有利于各种杂质的去除。加工效果对于不同纱支、密度及底纹组织结构的织物会有所不同。由传统的三步法工艺路线变成冷轧堆短流程工艺, 缩短了练漂加工的工艺流程, 减少了重复用料, 大大降低了水、电、汽的用量, 可以有效地降低生产成本。在短流程工艺实施中, 根据实际的设备状况制订合理的工艺至关重要, 全棉厚重织物同样可以采用冷轧堆短流程加工处理, 其半制品的生产质量指标完全可以达到要求, 其加工白度接近于传统工艺, 由于冷轧堆工艺对纤维作用较缓慢, 损伤较小

, 因此织物强力、毛效都好于传统工艺, 且半制品手感优于传统工艺, 加工能源的大量节约, 更体现出了短流程工艺的优越性。


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