内容提要:本文对传统的烧碱氧漂工艺和非烧碱的快速氧漂剂StabironBLG的简、短、省氧漂工艺进行了比较,分析了氧漂工艺中烧碱的副作用和对产品质量的影响,介绍了简、短、省氧漂工艺、助剂,进行了工艺原理和技术经济的分析。
关键词:氧化漂白;氢氧化钠;助剂;应用
棉、麻及其与化纤混纺、交织的织物、纱线的氧漂工艺一般采用烧碱、渗透剂、氧漂稳定剂、螯合剂、双氧水等多种助剂,由于助剂的品种多,漂液的pH值较高、工艺时间长、造成被漂物失重率高、纤维易受损变脆、降强较大、手感粗硬,水洗次数多、耗水耗能多,另外由于被漂物吸碱不匀又难以短时间洗净,后道工序易出现染疵,特别是混纺或交织被漂物氧漂时,烧碱会造成另一种纤维的损伤。使用烧碱漂后的残液pH值COD、BOD高,加重污水处理负担,由于印染助剂业的快速发展,研发了一种多功能快速氧漂助剂,从而开发了简、短、省的氧漂工艺。几年的生产应用证明该工艺可使漂染加工即时化生产,为一次准确化染色创造了前提条件。
一、传统的烧碱双氧水氧漂工艺:
1.烧碱双氧水氧漂工艺
渗透精炼剂,ml/l1~2
螯合剂,ml/l1~2
双氧水稳定剂,ml/l2~3
烧碱,g/l2~5
H2O2(27.5%),ml/l4~8
浴比1:6~1:10
pH值11.5~12.5
温度,℃98~100
时间,min60~80
氧漂后进行酸洗,热水洗,冷水洗,洗至中性。
2.烧碱氧漂工艺产品质量分析
⑴.烧碱在氧漂中易使纤维素纤维损伤、降强
在氧漂时使用烧碱,棉纤维吸附烧碱后,空气中的氧对纤维素能发生强烈的氧化作用,这时烧碱起着催化作用。
碱对纤维素的侵蚀,是通过一种逐步降解作用进行的,这种作用是从分子链上带有还原基的那个葡萄糖剩基开始,在第4位碳原子处的甙链发生断裂。断裂时,除了分裂出一个葡萄糖分子出来外,同时使纤维素分子的末端又产生一个新的还原基,这种降解反应能继续进行下去,使葡萄糖剩基按次序一个一个地脱离纤维素
1%NaOH处理6小时 | 50℃ | 100℃ | 116℃ | 125℃ | 134℃ |
失重率(%) | 4.1 | 5.2 | 6.9 | 7.0 | 7.2 |
在棉纤维中油脂蜡质含量约在0.5%~1.3%,蜡状物质主要存在于纤维的表面层,棉织物的吸水性并不与蜡状物质的含量完全成正比,而与蜡状物质在纤维上的分布有关,蜡状物质主要存在于棉纤维的表层,如果棉纤维轻轻摩擦,使其表层破坏,棉纤维的吸水性比摩擦前有显著的提高,这是因为棉纤维的表面被蜡状物质覆盖而有拒水性,一旦破坏了这种连续覆盖的状态,充满蜡状物质去除与否,纤维的吸水性都会得到改善。在弱酸条件下的亚氯酸钠漂白,保存了棉纤维中的油蜡质,失重率只有3%~3.5%,经测定,其吸水性良好,而棉纤维中的油蜡物质在烧碱溶液中发生皂化反应,溶解再经水洗而去除,经过烧碱氧漂的棉织物油蜡物质含量一般比原来减少2/3左右,造成被漂物失重率高和手感粗硬。针织坯布经碱氧漂后,在北方地区春秋两季还易出现缝纫针洞。
表2.脂蜡与吸水性的关系
蜡质含量/% | 0.36 | 0.25 | 0.28 | 0.21 | 0.32 | 0.21 | 0.24 | 0.18 |
毛细效应/cm.(30min)~1 | 11.5 | 3.5 | 3.1 | 7.3 | 12.4 | 12.7 | 12.1 | 14.0 |
⑶.氧漂后被漂物中的烧碱不易洗净
在烧碱氧漂中,烧碱与纤维生成碱纤维素,碱纤维素由分子化合物和纤维素醇的化合物组成。生成分子化合物:C6H7O2(OH)3+NaOH→C6H7O2(OH)3·NaOH生成纤维素醇的化合物:
C6H7O2(OH)3+NaOHC6H7O2(OH)2ONa+H2O
纤维素与烧碱生成的这两种不同组成的碱纤维素都容易水解。很不稳定。碱纤维称作水化纤维素,英国Mercer提出,在化学结构上虽然与原纤维素相同,但含有化学结合水,碱纤维虽然很不稳定,可以水洗后去碱,但也有一定量的碱比较牢固地与纤维素结合,即使经水洗,甚至用试剂也不能完全去除。由于碱与纤维素的这种作用,造成氧漂后水洗去碱的次数多,耗水量大。另外,在化料桶内浓碱经过喷嘴泵入染机,容易造成坯布吸收碱的浓度和数量不均匀,这是造成染花的原因之一,也是构成氧漂中使用烧碱不利的因素。
二、简、短、省氧漂工艺的分析与应用
上世纪九十年代后期由欧洲研制一种复合型多功能固体快速氧漂剂StabironBLG,不含烧碱,在氧漂时只用快速氧漂剂和双氧水,使氧漂工艺实现了简、短、省。快速氧漂剂取代了传统工艺中的烧碱、渗透剂、稳定剂、螯合剂、精炼剂等,从根本上避免了氧漂工艺中由于烧碱而带来的一系列副作用。
1.快速氧漂剂StabironBLG的理化特性
外观:白色粒状晶体
离子型:阴离子,非离子
pH:(2~3g/l)10.2~11.0
溶解性:易溶于温水中
2.快速氧漂工艺
①.产品品种:纯棉、涤/棉、麻/棉、粘胶纤维、棉氨、天丝、莫代尔、大豆纤维、竹纤维、针织物、机织物、筒子纱、绞纱。
②.使用设备:溢流染色机、筒子纱染色机、经轴染色机、连续化氧漂机、气流染色机。
3.工艺流程
①.溢流机、筒子纱染机工艺流程
增白
快速氧漂→热洗
③.汽蒸温度与时间
98~100℃,45分钟~50分钟
烧碱氧漂和快速氧漂剂氧漂两种工艺实验数据对比:
表3.18TEX纯棉单面布
Stabiron®BLG+H2O2氧漂工艺 | 烧碱+H2O2氧漂工艺 | |
白度 | 81.7 | 82 |
毛效(cm/10分) | 9 | 9.3 |
失重率(%) | 2.89 | 5.88 |
强力(N) | 330 | 300 |
残液pH | 8~9< 0~11 | |
水洗 | 漂后只需一遍热水洗,省水,省电,省时间。 | 漂后残留烧碱难以洗除干净,水洗次数多。 |
染色效果 | 由于氧漂能达到匀、透、净的效果,所以易匀染。 | 由于氧漂中吸烧碱不匀,烧碱难以洗净,易产生染色不匀。 |
操作 | 只加BLG和双氧水。操作简单,不易出差错。 | 由于烧碱、渗透剂、稳定剂、双氧水、助剂样数多,操作复杂,易出差错。 |
综合成本比较 | 为一次准确化染色提供了质量可靠的前提,节约水、电、汽、时间、助剂,综合氧漂成本和烧碱双氧水工艺相比要低。 | 氧漂由于使用烧碱,质量不稳定,失重大,易出细皱纹,染色回修量大,时间长,效率低。 |
氧漂工艺 | StabironBLG3g/l | 渗透精炼剂Prote-ponGS1g/l |
注:表3数据由青岛华金染织公司染整分厂试验室提供。
5.快速氧漂工艺条件分析:
⑴氧漂时pH值的作用与控制
氧漂时,既要使织物获得白度,又不使强力明显下降,一般应精确控制漂液的pH值。
表4.漂液pH值与白度强力聚合度之间的关系。
pH值 | 白度 | 强力 | 聚合度 |
3~9 | pH值增大,白度提高 | ||
9~11 | 白度最佳 | ||
>11 | 白度下降 | ||
3~10 | 强力较好,变化不大 | ||
>10,<3 | 强力明显降低 | ||
3~6 | 聚合度较低 |
从表4.看出,pH9~10,白度最佳,pH>11,白度下降,pH3~10,强力较好,变化不大,pH>10,<3织物强力明显下降,从纤维聚合度来看,只有漂液pH在6~10范围内能保持满意水平,在pH<6,>10时,棉纤维的聚合度均发生明显下降。
若用烧碱调节pH值,36°Be′NaoH用量为1ml/l,即0.3996g/l,溶液的pH值为11.9;若36°Be′NaoH用量为2ml/l,即0.799g/l,溶液的pH值为12.3。一般工艺用量NaOH的浓度都在2~3g