传统的纺织染整生产主要以水为介质对纺织品进行湿加工,其耗能、耗水量极大,同时排放大量的污水,引起严重的环境污染.等离子体技术作为干式反应体系,具有节水节能,环境污染和公害少,操作简单易控制,且处理仅涉及纤维的表面,不破坏纤维自身的性能等优良特性,因此,等离子体技术是一种快速、简便、节水、节能、无公害的处理工艺,可为清洁生产开拓出一条新途径.有研究表明,低温等离子体的高能离子撞击织物表面,一方面可使纤维表面被物理刻蚀,杂质与纤维表面的作用力减弱,有利于杂质在后续加工中被去除;另一方面可使纤维表面化学改性,表面被活化,润湿性提高,有利于后续加工中化学助剂与杂质的作用.但是单独等离子体在前处理中的应用只能对织物表面作用,还不能作用到纤维内部,不能完全达到前处理要求的效果.本文在常压等离子体预处理棉织物的基础上,结合碱氧一浴前处理,优选碱氧一浴前处理工艺,以达到棉织物传统前处理的效果.
1 实 验
1.1 材料、药品及仪器
(1) 棉坯布规格经纬密463 x406根/10cm、面密度156.8g/m2 、纱支60s ×60s 、厚度0.268mm.
(2) 化学药品NaOH(分析纯,汕头西陇化工)、30%H2O2(分析纯,兰溪屹达化工)、Na2SiO3(分析纯,上海三鹰化工)、精炼剂TF一123(中纺化工).
(3) 仪器常压空气等离子体处理设备(中科院与中纺院研制)、YG600恒温水浴振荡器(南通三思)、HHS-6恒温水浴锅(南通三思)、WT21027电子天平(常州万得)、毛细管效应测试仪(实验室自制)、 HD026电子织物强力仪(南通宏大).
1.2 工艺流程
(1) 等离子体工艺 坯布一常压等离子体处理一碱氧一浴一水洗一晾干
(2) 传统工艺坯布一退煮一氧漂一水洗一晾干
1.3 工艺处方
(1) 常压空气等离子体处理功率12kW(三组),处理时间2.4mi
1.4 测试
(1) 毛细管效应 根据Fz/TOl07l—l999要求,用30cm×5cm(经×纬)的布条,测定30min后,水面上升的最低高度cm.
(2) 退浆等级 采用德国TEGEWA退浆率比色卡对织物进行退浆等级的评定,比色卡共分9级,1级最差,9级最好,一般达到7级以上可认为退浆率良好.评级测试液的配置:取18g碘化钾和13g碘溶解于1L水中.取此储存液5mL稀释到100mL即为测试液.为了使读数更加准确,把色卡每两个等级中间再分成4个等级,从1级到9级共45个等级.
(3) 断裂强力 根据GB/T3923.1—1997要求,用30cm×5cm(经×纬)和30cm×5cm(纬X经)的布条在电子强力仪上对织物进行断裂强力测试.
2 结果与讨论
棉坯布按照1.2工艺流程进行前处理加工,常压等离子体处理工艺按照1.3进行,分别改变碱氧一浴前处理工艺中化学药剂用量、处理温度及处理时间等工艺参数,探讨碱氧一浴前处理工艺条件对前处理退浆等级的影响.
2.1 NaOH用置的优选
碱氧一浴处理工艺中NaOH用量对退浆等级的影响结果如图1所示.由图1可以看出,随着氢氧化钠用量的增加
2.2 精练剂TF一123用量的优选
碱氧一浴处理中,精练剂的用量对退浆等级的影响结果如图2所示.
由图2可知,在相同的碱氧一浴前处理工艺条件下,即氢氧化钠8g/L、双氧水8g/L、硅酸钠5g/L、浴比1:20、60℃×30min,经等离子体预处理后的织物退浆等级高于未处理的织物,尤其在精炼剂用量少时,效果更为明显.当精练剂用量为4g/L时,退浆等级最大,故精练剂TF-123的最佳用量为4g/L.
2.3 H2O2用量的优选
碱氧一浴工艺中,双氧水的用量对织物的退浆等级的影响结果如图3所示.
从图3可以看出,随着双氧水用量的增加,退浆等级开始处于上升趋势,双氧水达到一定量时,退浆等级开始下降.同样,在相同的碱氧一浴前处理工艺条件下,即氢氧化钠8g/L、精练剂4g/L、硅酸钠5g/L、浴比l:20、60℃X 30min,经等离子体预处理后的织物退浆等级高于未处理的织物.当双氧水用量为6g/L 时,等离子体预处理的织物退浆等级最大.故确定了双氧水的最佳用量为6g/L.
2.4 Na2SiO3用量的优选
稳定剂硅酸钠在碱氧一浴中可以减缓双氧水的无效分解,提高双氧水的利用率.硅酸钠的用量对织物的退浆等级影响结果如图4所示.
由图4可以看出,硅酸钠的用量对退浆等级的影响不明显,但在相同的碱氧一浴前处理工艺条件下,即氢氧化钠8g/L,精练剂4g/L,双氧水6g/L,浴比1:20,60℃ X30min,经等离子体预处理后的织物退浆等
2.5 处理温度的优选
碱氧一浴处理的温度对织物的退浆等级影响结果见表1.由表l可知,当处理温度为70℃时,等离子体处理织物的退浆等级达到了8.1 级,处理效果良好,基本达到未处理织物90℃ 的处理效果,随着处理温度的升高,退浆等级增加幅度不大,故综合考虑选择处理温度70%.表明等离子体处理可以降低碱氧一浴处理温度,达到节能的效果.
2.6 处理时间的优选
碱氧一浴处理时间对织物的退浆等级结果见表2.由表2可以看出,当碱氧一浴处理40min时,等离子体处理织物的退浆等级达最高,而且高于未处理织物60min的处理效果,所以等离子体处理织物可缩短湿处理时间,具有提高加工生产效率的优点.综合考虑选择碱氧一浴处理时间为40min.
综合以上研究,确定了经常压等离子体预处理后的棉坯布碱氧一浴前处理最优工艺条件为:氢氧化钠8g/L、精练剂TF一123 4g/L、双氧水6g/L、硅酸钠6g/L、浴比1:1O、温度70℃ 、时间40min.
2.7 常压等离子体工艺与传统工艺对比
3 结 论
(1) 通过研究确定了经常压空气等离子体预处理的棉织物碱氧一浴前处理最优工艺条件为:氢氧化钠8g/L、精练剂TF-123 4g/L、双氧水6g/L、硅酸钠6g/L、浴比1:10、温度70℃、时间40min.
(2) 经常压等离子体处理后再经温和碱氧一浴前处理的棉织物在毛细管效应、退浆等级、断裂强力方面均优于传统前处理工艺.表明常压等离子体处理与温和碱氧一浴前处理联合工艺不仅减少了化学助剂的用量,而且可以降低湿处理温度,缩短湿处理时间,处理效果超过传统前处理工艺,这是一种节能、
参考文献:
[1] 陈杰珞.等离子体清洁技术在纺织印染中的应用[M].北京:中国纺织出版社,2005.
[2] 吕晶.等离子体及其在纺织染整工业中的应用[J].丝绸,2001(12):19.
[3] 赵中华,沈安京,黄广友.次辉光放电等离子体在棉织物前处理中的应用[J].印染,2008(1):l-5.
[4] 王雪燕,于彩虹.棉织物的等离子体与生物酶联合前处理工艺[J].纺织导报,2004(3):62-66.
[5] WONG K K,TAO X M.Efcet of plasma and subsequent enzymatic treatments oflinen fabric[J].J S D C,2000(7/8):208-2l3.
[6] 金咸镶.染整工艺实验[M].北京:纺织工业出版社,1982.
[7] 赵红阳.超声波在棉织物生物酶前处理中的应用研究[D].上海:东华大学,2006.