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sq4续碱减量的工艺研究

来源:上海纺织高等专科学校 杨玉琴 黄茂福 徐蔚 戴丽雅 发布时间:2010年11月06日

1 前言

在国外,纯涤纶织物及涤纶混纺织物大部分都进行减量处理以改善其服用性能,使其柔软,减少静电,光泽柔和,透气性增加,并具有悬垂性,而且在一定程度上还可提高其亲水性。日本的仿丝,仿毛织物几乎达到了以假乱真的程度。这些都说明碱减量是涤纶纤维加工中的重要工序。当然,单纯地依赖碱减量以期全面达标是不可能的,还必须配以各种类型涤纶纤维的混纺,后加工时采用适当的助剂,方能奏效。

我国对碱减量的研究还不够深入,大中型国有企业虽然也有进口的连续碱减量机,但时开时停,质量控制不严,基本的规律性掌握不够,甚至连碱浓也不测定。一些社队企业乐于采用间歇式的练桶进行减量处理,凭手摸来控制加工时间,造成不少疵病,如桶上桶下,批与批之间质量有差异。凡此种种,都是缺乏科学管理所造成。连续碱减量机除其松驰程度还待进一步加以改进外,在质量控制上具有很多优点,如反应均匀性高,前后质量变化小,只要严格控制碱浓和反应箱的温度,就能保证质量一致。而且如果减量率变化程度不十分大(例如相差3~4%),那末只要调节车速就可达到要求,因此品种的改变也不难,可适用于小批量生产。值得提出的是:如使用者真正掌握了参数对减量率的影响就可以根据要求预先设定工艺参数,不需进行先锋试验。

LMV092连续碱减量机是纺织部八五攻关项目,该机由二辊轧车,常压,高温汽蒸反应箱(容布量为80m)和六格平洗槽组成,并配有自动调速,自动检测碱浓和自动控制反应箱温度的装置,已经通过技术鉴定。

作者结合本机的生产,进行了工艺研究,先是小样试验,找出规律后又在大样机上进行反复试验,反过来用于指导生产,经长期反复论证,证明了其可靠性。本文重点是针对连续碱减量的工艺进行研究,非产品研究,所以不讨论产品风格。

2 试验与数据

目前国内生产纯涤纶仿丝绸织物有二种工艺路线:

① 间歇式:使用的设备有:挂练槽,溢流染色机或高温高压染色机。小样试验可在小烧杯中进行。

② 连

续式:常用平幅碱减量处理机,其工艺为浸轧碱液→反应(汽蒸或焙烘)→水洗→烘干。我们小样试验时的过热汽蒸采用了下列装置,见图1。

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图1 碱减量工艺汽蒸试验实验装置图

为了简化小样试验方法,我们又进行了薄膜法小样试验的摸索,同样能取得所需的数据。这两种方法所取得的数据与大样数据基本相符,因此具有可靠性和有效性。

2.1 织物的预处理与减量工艺过程织物品种:麻纱,米丝绉,顺圩绉,重量分别为200g/m2,140g/m2,120g/m2

2.1.1 织物预处理:

① 配方

纯碱: 5g/L

去油灵: 2g/L

保险粉: 1g/L

浴比: 1∶8-10

② 设备:采用STOA-0型染色机(溢流喷射染色机)

③ 工艺条件:

坯布→70℃升温至120℃(30分)→保温60分→降温进冷水后出布

2.1.2 减量的工艺过程

预处理织物→预定型(170-180℃ 30秒)→减量机减量(平幅连续式减量机)→70-80℃热水洗二格→冷水洗二格→醋酸中和→冷水洗→真空吸水→出布

2.2 温度与碱减量效果的关系

大样试验条件:

烧碱: 245g/L

织物: 米丝绉

时间: 4分(车速20米/分)

反应箱温度: 分别为110℃,115℃,125℃

轧余率: 55%

试验的减量率、悬垂系数、活络率、弯曲刚性强力等数据见(表一)。

表一

注:1.织物为米丝绉;

2、0—织物经预处理而未经碱减量的半制品;

3、悬垂数在YG-811织物悬垂性测定仪上测试;

4、活络率,弯曲刚性在YZ-551织物风格仪上测试;

5、强

力在YG026织物强力机上测试;

6、以上测试数据如(悬垂系数,弯曲刚性,活络率)是测试减量前后织物的数据。(该织物为半制品)数据比FE43002-91纺织部发布的行业标准(成品)偏高。

试验结果说明:

① 反应温度提高,减量率基本上呈线性递增,反应温度每相差10℃,减量率约相差5%左右。

② 代表柔软的几项指标如活络率,随反应温度的升高而升高,弯曲刚性随反应温度的升高而降低,即柔软性随反应温度的升高而升高。

③ 代表丝绸特性的悬垂系数,也随反应温度的升高而降低,即悬垂性提高。

④ 〖JP2〗织物在反应箱中反应时受高温和湿度的影响,织物收缩,因此门幅也有适当缩小。

⑤ 强力随反应温度升高而降低,随着减量率提高,强力损失相应增大。

2.3 碱液浓度与碱减量效果的关系

大样试验条件:

时间: 4分(车速20米/分)

反应箱温度: 115℃

烧碱浓度:分别为200,246,260g/L

轧余率: 55%

试验后测定减量率、悬垂系数、活络率、弯曲刚性、强力等数据见(表二)。

表二

试验结果说明:

① 减量率随烧碱浓度增加而提高,但不呈线性关系,碱浓相差20g/L减量率一般差异3%左右。

② 织物的柔软性和悬垂系数也随碱浓的提高而改善,不呈线性关系。

③ 强力随烧碱浓度提高而降低,随减量率提高,强力相应损失大。

2.4 反应时间与碱减量效果的关系

大样试验条件:

烧碱浓度: 245g/L

反应箱温度: 115℃

反应时间: 2.4,4,5分

轧余率: 55%

反应时间与减量率、悬垂系数、活络率,弯曲刚性,强力等关系见表(三)

表三

试验结果说明:

① 反应时间延长,减量率也提高,一般反应时间延长1分钟,减量率约相差4%左右,而不呈线性关系,时间越长,其增量越小。

② 其它指标也相应变化。

③ 强力随反应时间延长而降低,减量率增高,强力损失加大。

2.5 预定型对碱减量效果的影响

涤纶在熔融纺丝时聚合度并不完全一致,分子内存在不均衡的内应

力,碱对聚酯分子的水解较易,但不均匀。经热定型后,聚酯分子重新排列形成稳定结构,抗水解及水解均匀性提高。另外涤纶仿真丝绸织物一般先经过退浆精练,萧山第三印染厂是在间歇式O形机中进行,起到一定的预缩作用,为防止起绉和缩幅,在减量前需进行预定型。我们进行了不定型与预

定型织物的减量率比较试验,发现经预定型的减量率略增1% 左右。(试验条件烧碱245g/L 车速20米/分 温度115℃)不定型者比定型者染色也略深。经预定型的柔软性略好一点,这是因为预定型是用湿坯布进行,因此,在定型过程中一半时间是湿热定型而干热定型的时间较短,因此结晶度有所改变,导致碱减量反应的可及区增加。如果门幅符合要求(而且采用平幅退浆设备),我们认为预定型工艺可以考虑取消。因为碱减量反应箱中也有门幅收缩作用可起到预定型相同的效果。

2.6 助剂的选择

在间歇式涤纶仿真丝工艺中,烧碱液中可以加阳离子促进剂以提高其减量率。而在连续碱减量中,采用的碱浓大于200g/L,国内生产的一般阳离子促进剂不耐浓碱,不宜采用。国外新颖的阳离子促进剂能耐强碱,也适用于连续碱减量处理,以降低碱浓。浓碱液的粘度很高,织物不易润湿,如在浓碱中加入渗透剂可降低烧碱液的表面张力,使织物很快润湿渗透,从而使减量均匀,防止染色时发花,还可克服由于织造时造成的某些疵点。我们收集了国内几只耐高碱的渗透剂进行试验,如Leopen ML,渗透剂F-6,渗透剂OPE,渗透剂PPE-942,它们的润湿性数据如下(帆布沉降法)

助剂

润湿时间(秒)

Leopen ML

10.0

F-6

11.5

OPE

15

PPE-942

11

除考虑润湿性外,还要考虑到渗透剂在碱液中的溶解度和储存稳定性及成本。对比这些数据,我们选用国产耐碱渗透剂PPE-942,用量为2g/L左右。渗透剂加入后布面渗透性及染色均匀性较好,对减量率无明显影响。

2.7 平洗方法

理论上讲,1克分子的涤纶分子经2克分子烧碱水解成1克分子的对苯二甲酸钠和1克分子的乙二醇,该反应是定量进行的。用80克烧碱,可以水解涤纶纤维192克,即理论水解量为每克烧碱水解2.4克涤纶纤维。据我们测试,在一般情况下,大约有30-50%的烧碱参与反应,其余的碱液都经水洗而除去。经测试,二格70-80℃热水洗后再进行二

冷水洗,就可使织物上残留的烧碱液洗净,测得织物上的pH值接近中性。如果洗不清,布面呈碱性,则对染色有影响,易使耐碱性差的分散染料水解造成色变。在洗涤时,碱与水中的Ca离子,Mg离子形成Ca(OH)2,Mg(OH)2沉淀,积在辊筒上造成钙镁垢,久之便易使织物擦伤,影响产品产量与质量。为此我们选择了一只碱液防垢剂DH-941,用量很少,即可使设备保持清洁。

2.8 品种的影响

我们试验了麻纱、顺纡绉、米丝绉织物。在同一条件下进行减量,其减量率不同。这是因为组织结构不同,纱丝的加捻程度不一,因此减量率有差异。大约相差1-2%左右。即使是同一绉类织物,因密度不一,加捻程度不一,则减量率也不一样。另外,绉类织物在预处理时如起绉效果不好,则减量后会影响起绉效应,因此,绉类处理时要选用合适的设备进行。

2.9 电镜观察

我们对不同减量率的织物进行电镜观察,并摄制电子显微照片如图2—6。

由于涤纶大分子的水解,外层一部分纤维被腐蚀,从而使纤维变细,变软。但碱反应

不是均匀进行的,往往在涤纶纤维表面孔隙处先进行反应,同时织物纱线交叉处,因碱液多,易侵蚀,因此,电镜照片表明:纤维表面呈现龟裂,挖蚀状,失去了原来的光滑性,出现凹陷斑痕。随反应条件的加强(减量率的提高)纤维表面挖蚀可以逐渐由表及里,层层推进,甚至在纤维内部的薄弱关节处可能出现局部渗透性侵蚀现象。电镜图片说明:随减量率提高,其挖蚀深度和宽度都随之增加,这便是活络率提高,悬垂系数降低的原因。

3 结果与讨论

3.1 连续碱减量机用于涤纶碱减量,不论其减量率高低均能生产,可以代替间歇式碱减量设备。产品质量前后一致,反应均匀。利用碱浓,反应温度和反应时间三个参数可以调节减量率。其反应规律与国外所介绍的资料基本一致,但减量率的绝对值不完全相同。

3.2 反应温度,碱液浓度和反应时间三者都是影响减量率、柔软性、悬垂系数和强力的重要因素,并具有一定的规律性。其中以反应温度的影响最大,碱浓和反应时间次之,因此工艺操作时控制温度恒定极为重要。

3.3 在碱液中添加渗透剂是染色均匀性的重要保证,使用国产渗透剂PPE-9422g/L左右可以满足要求。为防止钙垢,在平洗槽中添加碱性防垢剂DH-941相当有效,可采用滴加办法滴入平洗机第二槽中。

3.4 不同组织规格,不同的纤维品种在连续碱减量机上进行减量处理,其反应规律相同,而绝对值有所改变。减量率相差约1~2%。我们曾用超细纤维在连续碱减量机进行试验,也能获得很好效果。因此连续减量机非但适用于仿丝织物,同样也适用于仿毛织物的处理。

3.5 连续碱减量前织物是否必须进行预定型,我们认为值得进一步探讨。如果门幅符合要求,在连续碱减量机运转时不起皱的情况下,可以免除预定工序,而在喷射、溢流机中进行减量,因去皱问题而必须进行预定型。

3.6 变化三个工艺参数,可以改变减量率。若设定某一所需的减量率,可以预计所能实现的几套工艺参数条件。在大样生产时,我们反复考验论证,证

明了按预订的工艺条件生产与预期的减量率相吻合,因此连续碱减量有利于生产控制。若能具备各类织物的减量率数据,就可以拟订出实施的工艺方案,几乎用不到做先锋试验。


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