印染概论(第3版)
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第二节 前处理工艺及设备

一、棉及其混纺织物前处理

(一)棉织物的前处理

棉织物前处理需经烧毛、退浆、煮练、漂白、丝光等工序,工艺流程较长,使用的设备也多。经过这些加工过程,可以除去棉纤维中的天然杂质及纺织过程中带来的浆料污物,获得品质优良的棉织物,为后续印、染工序提供合格的半制品。

在棉织物加工中,烧毛与丝光必须以平幅状态进行,其他过程用平幅或绳状均可,但厚织物及涤棉混纺织物仍以平幅加工为宜,以免产生折皱,影响染色加工。各工序加工要求及有关设备分述于下。

1.坯布准备与烧毛

(1)坯布准备:包括坯布检验、翻布(分批、分箱、打印)、缝头。坯布准备工作在原布间进行,经分箱缝头后的坯布送往烧毛间。

坯布检验率一般在10%左右,也可根据工厂具体条件增减。检验的内容为物理指标和外观疵点,物理指标如匹长、幅宽、重量、经纬纱密度和强度等;外观疵点如缺经、断纬、斑渍、油污、破损等。经检验查出的疵点可修整者应及时处理。严重的外观疵点除影响印染产品质量外,还可能引起生产事故,如织入的铜、铁等坚硬物质可能损坏染整设备的轧辊,并由此轧破织物,产生连续性破洞。对于漂白、染色、印花用坯布,应根据原坯布疵点情况妥善安排。

翻布时将织厂送来的布包(或散布)拆开,人工将每匹布翻平摆在堆布板上,把每匹布的两端拉出以便缝头。布头不可漏拉,摆布时应注意正反面一致,不能颠倒翻摆。翻布的同时进行分批、分箱。此时将加工工艺相同、规格相同的坯布划为一类,每批数量根据设备加工方式而定,如采用煮布锅煮练,则以煮布锅的容布量为一批;采用绳状连续练漂时,则以堆布池容量分批;采用平幅连续练漂时,通常以10箱布为一批。目前国内印染厂布匹运输仍使用堆布车(布箱),每箱布的多少可根据堆布车容量为准。由于绳状练漂是双头加工,分箱成双数。每箱布上附一张分箱卡片,标明批号、箱号、原布品种、日期等,以便管理检查。每箱布的两头距布头10~20cm处打上印章,打印油必须具有快干性,并能耐酸、碱、氧化剂及蒸煮。打印油都用炭黑与红车油自行调制。印章上标明品种、工艺、类别、批号、箱号、日期、翻布者代号,以便识别和管理。

下织机织物长度一般为30~120m,不能适应印染厂的连续加工,因此必须将每箱布内各布头用缝纫机依次缝接成为一长匹。缝接时要求缝路平直、布头对齐、针脚均匀,防止产生皱条;正反面不能搞错,也不能漏缝。各厂大都使用环缝式缝纫机(又称为满罗式、切口式),此机优点是缝接平整无叠层,缝接比较坚牢,各种织物都适用,但用线量高(为布幅宽的13倍),每个布头还要切除1cm宽的切口,浪费较大。箱与箱之间的布头连接都在机台前缝接,可采用平缝式缝纫机(或家用缝纫机),这种缝纫机使用时灵活方便,也可用于湿布接头,用线量较省(为布幅宽的3.2倍),但缝接后布头处有叠层,卷染染色时易造成横档色疵。缝接时布边针脚应适当加密,以改善染整时卷边现象。

(2)烧毛:纱线纺成后,虽然经过加捻并合,仍然有很多松散的纤维末端露出纱线表面,织成布匹后,在织物表面形成长短不一的绒毛。布面上的绒毛影响织物表面光洁,且易沾染尘污,合成纤维织物上的绒毛在使用过程中还会团积成球。绒毛又易从布面上脱落、积聚,给印染加工带来不利因素,如产生染色、印花疵病和堵塞管道等。因此,在棉织物前处理加工时必须首先除去绒毛,现一般均采用烧除的方法。

烧毛方法有两种,即燃气烧毛与赤热金属表面烧毛。前者利用可燃性气体燃烧直接燃去织物表面绒毛;后者为间接烧毛,即将金属板或圆筒烧至赤热,再引导织物擦过金属表面烧去绒毛。与这两种方法相应的烧毛设备,有气体烧毛机(无接触式烧毛)、铜板烧毛机和圆筒烧毛机。气体烧毛机(图1-1)操作方便,适应性广,目前各厂普遍采用气体烧毛机。铜板烧毛机(图1-2)及圆筒烧毛机劳动强度高,工作条件差,除灯芯绒厂尚在使用外,其应用不多。

图1-1 气体烧毛机

1—进布装置 2—刷毛箱 3—烧毛火口 4—平洗槽 5—轧车 6—出布装置

图1-2 铜板烧毛机

1—进布装置 2—刷毛箱 3—炉灶 4—拱形铜板 5—摇摆装置及升降架 6—浸液槽 7—轧车 8—落布装置

气体烧毛机对各种纺织物都适用,对凹凸提花织物效果尤其好,烧毛质量比较匀净,火焰易控制。气体烧毛机工作时对室温影响较小,准备工作时间短。热板烧毛机需提前约1h点火,将金属板或圆筒烧到红热,才能开始烧毛。铜与铸铁等金属材料在红热条件下容易被空气中的氧气氧化,耗损较大。

图1-3 狭缝式火口

气体烧毛机由进布装置、刷毛箱、烧毛火口、灭火装置组成。气体烧毛机的主要部件是烧毛火口,通常使用狭缝式火口,这种火口使用较早,目前仍在使用,如图1-3所示。火口是一狭长的铸铁制小箱体,箱内是可燃性气体和空气的混合室,小箱上部有一条狭缝,是可燃气与空气混合物的出口,称为喷口,喷口宽度一般为0.5~0.8mm,与所用可燃性气体的燃烧速度有关,燃烧速度快的,喷口可狭些,反之则喷口要宽些。为了适应织物布幅的宽窄变化,火口两端可用压板或高压空气或其他行之有效的方法调幅,使火焰喷射宽度适应烧毛织物宽度,以免浪费可燃气。

旧式烧毛机火口火焰温度较低(一般700~800℃),常采用多火口烧毛的方法,以提高烧毛质量。但经长期实践观察,烧毛火口的火焰温度对烧毛质量有显著影响,提高火焰温度,不但可以烧毛净,还可以提高车速。现在改进火口的措施主要有下列几种:

①辐射式火口:在火口上加装异形耐火砖,使混合气出喷口后在耐火砖小腔内燃烧,耐火砖是高温载体,可以聚集热量,提高燃烧温度,强化燃烧过程(可达1300~1400℃)。

②多维火口:如国产SPS—Ⅱ型双喷射火口,在原狭缝式火口基础上,将喷口改成一主二辅,使燃气混合气形成滞涡流,从而燃烧得更充分,提高火焰温度,火焰平整稳定。双喷射火口还有其他结构形式,但作用原理类似。改进的气体烧毛机火口可以转动一定角度,便于控制烧毛程度。

烧毛时,织物引入进布架,然后经过刷毛箱,箱内装有4~8根鬃毛或尼龙毛刷辊,毛刷辊旋转方向和织物行进方向相反,用毛刷刷去附着在布面的纱粒、杂物和灰尘,并使布面绒毛竖直以便烧毛,然后在火口或热金属板表面烧灼。织物经烧毛后布面温度升高,甚至带有火星,因此必须及时扑灭火星,降低织物温度,以免影响织物的质量或造成破洞,甚至酿成火灾。灭火装置根据落布方式而定,湿布降温装置为1~2格平洗槽,槽内装有热水或退浆用的碱液或酶液,烧毛后的织物通过平洗槽灭火。干落布时则向布面喷雾湿蒸汽,或绕经冷流水辊筒灭火。

目前气体烧毛机使用的可燃性气体有城市煤气、天然气、液化石油气及汽油汽化气等,根据工厂所在地区供应条件而定,因此烧毛机火口及空气供应配比,必须根据所使用的可燃性气体作适当调整。燃烧充分时,火焰应呈光亮透明的蓝色,火焰平整、竖直、有力,无飘动和跳动现象。应随时保持狭缝口清洁无堵塞,以免造成烧毛条花。烧毛机工作时尚应注意防火、防尘、防毒、防爆等问题,做到安全生产。织物正反面经过火口的个数,随织物的品种和要求而定。

烧毛质量评定方法是将已烧毛的织物折叠,迎着光线观察凸边处绒毛分布情况,根据下列情况评级:

1级:原坯未经烧毛

2级:长毛较少

3级:长毛基本没有

4级:仅有短毛,且较整齐

5级:烧毛净

一般烧毛质量应达3~4级,稀薄织物达3级即可。

2.退浆 以纱为经线的织物,在织造前都必须经过上浆处理,以提高经纱的强力、耐磨性及光滑程度,从而减少经纱断头,保证织布顺利进行。经纱上浆所用浆料有天然浆料如淀粉、野生淀粉,化学浆料如聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA),纤维素制剂如羧甲基纤维素(CMC)等。上浆液中还要加入其他成分如防腐剂、柔软剂、吸湿剂、减磨剂等。经纱上浆率的高低和纤维的质量、纱支、密度等有关,纱支细、密度大的织物,经纱上浆率高些,一般织物上浆率为4%~8%。

坯布上浆料对印染加工不利,因为浆料的存在会沾污染整工作液,耗费染化料,甚至会阻碍染化料与纤维的接触,影响印染产品的质量。因此,织物在染整加工前必须经过退浆处理,尽可能地除去坯布上浆料。退浆要求根据后续加工的品种不同而异,例如,用于染色、印花的织物,退浆要求较高,而对漂白织物的退浆要求则可稍低一些。

经纱所上浆料品种与织物使用的纤维品种有关,淀粉浆多用于纤维素纤维织物,如棉织物、麻织物等,化学浆料多用于合成纤维织物,有时也使用混合浆料上浆。退浆是在退浆剂及一定作用条件下进行退浆。常用退浆剂及其退浆工艺分述于下。

(1)酶退浆:酶的本质是蛋白质,是一种生物催化剂。酶的作用效率高,作用条件缓和,不需要高温高压等剧烈条件,作用快速。但酶具有作用专一性,即一种酶只能催化一种或一类化学物质。例如,淀粉酶只能催化淀粉水解成糊精和低聚糖。

酶制剂可从动物内脏、腺体中提取,如胰酶;也可利用微生物生产酶制剂,如BF 7658酶。这两种酶能使淀粉降解,使淀粉大分子间键迅速断裂,黏度降低,进一步水解为水溶性较大的糊精及低聚糖类,从而容易在水洗时洗除。

酶的活力受温度、pH、活化剂及阻化剂等影响。一般BF 7658酶在40~80℃之间、胰酶在40~55℃之间活性较高。pH与活性及稳定性有关,BF 7658酶在pH为6.0~6.5、胰酶在pH为6.8~7.0时使用最佳。水中的氯离子(Cl-)及钙离子(Ca2+)对酶有活化作用,因此常在酶退浆液中加入工业用食盐,但铜、铁离子有阻化作用,使淀粉酶活性降低,必须采取相应措施防止。胰酶退浆率可达70%~80%,BF 7658酶达85%。

(2)碱及碱酸退浆:热的稀烧碱溶液可以使各类浆料发生溶胀,还能增加一些浆料的溶解性,使浆料与纤维的黏着变松,在机械作用下较易洗除大部分浆料,碱退浆率达50%~70%。

在棉印染厂中有大量稀碱及废碱液,如丝光后的淡碱液、煮练后的废碱液均可用于碱退浆。虽然退浆效果较差,但适用于各类浆料,还能去除其他杂质和部分棉籽壳,而且可降低成本,被不少印染厂所采用。

碱退浆操作是在烧毛后灭火槽内浸轧碱液,槽内碱液浓度3~5g/L,温度80~85℃。轧去多余碱液后的织物进入导布圈成为绳状,再在绳状轧洗机上第二次轧碱,碱液浓度5~10g/L,温度70~80℃,并含少量润湿剂。然后堆在退浆池内,保温保湿堆置6~12h。平幅退浆碱浓度一般是10g/L左右,在100~102℃下汽蒸1~1.5h。碱退浆后必须经热水、冷水充分洗涤,尤其是PVA浆更宜勤换洗液,避免PVA浓度增加再黏附在织物上。

碱退浆后经过水洗,再浸轧5g/L硫酸液,然后堆置约1h,用水充分洗净。此法称为碱酸退浆法,用于含杂质较多的低级棉布及紧密织物如府绸等。碱酸退浆对去除棉纤维杂质及矿物质效果较好,并能提高半制品白度及吸水性。碱酸法退浆率达60%~80%。

(3)氧化剂退浆:强氧化剂如过酸盐、过氧化氢、亚溴酸钠等,对各种浆料都有使浆料大分子断裂降解的作用,从而容易从织物上洗除。氧化剂退浆速度快,效率高,质地均匀,还有一定的漂白作用。但是强氧化剂对纤维素也有氧化作用,因此在工艺条件上应加以控制,使纤维强力尽可能保持。用于退浆的氧化剂中,亚溴酸钠是较好的一种,退浆液中含有效溴0.5~1.5g/L及适量润湿剂,退浆液pH为9.5~10.5,织物浸轧退浆液后于室温堆置约0.5h即可。亚溴酸钠还可用于溴—碱退煮一浴法,即退浆与碱煮练同浴进行,大大简化了工序。亚溴酸钠退浆率较高,对PVA浆料可达90%~95%,而且不会因水洗时PVA浓度增稠重新黏附在织物上,但因亚溴酸钠价格较贵,目前应用尚不广泛。过硫酸铵也是较好的退浆用氧化剂。氧化剂退浆中使用较广的是双氧水—烧碱退浆法,通常采用一浴法,退浆液含双氧水4~6g/L,烧碱8~10g/L,润湿剂适量,织物浸轧退浆液后,于100~102℃汽蒸1~2min,然后用80~85℃热水洗净。氧化剂退浆主要用于PVA及其混合浆的退浆。

3.煮练 退浆洗净后的织物即可进入煮练工序。煮练是棉及棉型织物前处理工艺中的主要工序,因为棉纤维伴生物、棉籽壳及退浆后残余浆料都必须通过煮练除去。使织物获得良好的润湿性及外观,以利后加工顺利进行。

(1)煮练液成分及其作用:烧碱是棉及棉型织物煮练的主要用剂,在较长时间热作用下,可与织物上各类杂质作用,如脂肪蜡质被碱及其生成物皂化乳化,果胶质生成果胶酸钠盐,含氮物质水解为可溶性物,棉籽壳膨化容易洗掉,残余浆料进一步溶胀除去。为了加强烧碱的作用,在练液中还需加入亚硫酸氢钠、水玻璃、磷酸三钠和润湿剂。亚硫酸氢钠的作用是防止煮练时纤维素被空气氧化,还可协助烧碱除去木质素。水玻璃能吸附和凝集练液中铁质及杂质,避免在织物上产生钙渍及防止杂质重新吸附在织物上,还能增加织物的白度和润湿性;水玻璃用量不能过多,否则将影响织物的手感。磷酸三钠是软水剂。润湿剂能使织物煮练匀透,可选用耐碱、耐酸、耐硬水、耐高温的表面活性剂,如红油、渗透剂ABS、平平加等。如将非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂拼混应用(如渗透剂JFC与ABS拼混),有较好协同效果。

(2)煮练设备与工艺:棉布煮练依织物加工形式不同有绳状与平幅两种。两种加工形式中又有间歇式和连续式之分。间歇式加工中的绳状加工以煮布锅为代表,平幅加工以轧卷式练漂机为代表;连续式加工中的绳状加工可以绳状汽蒸连续煮练机为代表,平幅加工以履带式平幅汽蒸煮练机为代表。中薄棉织物适宜在绳状汽蒸连续煮练机上加工;厚型棉织物如卡其、华达呢及涤棉混纺织物在绳状加工时容易产生折皱与擦伤,影响成品质量,因而适宜在平幅煮练设备上加工。此外,煮练设备还可分为高温高压式与常压式两种。煮布锅属于高温高压式,其余设备大都为常压式。高温高压式煮练效果较好,目前平幅连续式高温高压设备尚不成熟。

图1-4 绳状汽蒸容布器示意图

1—导布圈 2—进口封闭箱 3—主导轮 4—加热管 5—槽轮箱 6—加热器 7—往复摆动杆 8—六角车 9—墙板 10—摆布板 11—箱体 12—观察窗 13—出布装置 14—操作台 15—蒸汽管道系统

①绳状汽蒸连续煮练机:绳状汽蒸连续煮练机是一组联合机,由多台绳状轧洗机、绳状汽蒸容布器等组成。绳状汽蒸容布器又称为汽蒸伞柄箱或J形箱,是联合机的主要机台,如图1-4所示。

汽蒸容布器箱体由上部直箱与下部弯箱组成。容布量应考虑能堆放汽蒸1.5h左右。直箱顶部布一对六角轮,牵引织物落入箱中,六角轮下部有一对摆布板,使织物按纵向均匀堆放。箱外还有一能往复摆动的导布圈,使织物按横向均匀堆放。

织物在容布器前的管形加热器中用饱和蒸汽喷射加热,加热后织物温度迅速提高,并带有饱和蒸汽进入容布箱体进行汽蒸堆置。

绳状连续汽蒸煮练工艺流程如下:

轧碱→汽蒸→轧碱→汽蒸→水洗

煮练液含烧碱量:薄织物为20~30g/L,厚织物30~40g/L。表面活性剂、亚硫酸氢钠、磷酸三钠适量。于70~80℃时轧碱,轧液率110%~130%,汽蒸温度100~102℃,时间60~90min,车速140m/min。

绳状汽蒸煮练的优点是能够连续生产,生产周期短,生产率高,劳动强度低,用汽量较省,适用于中薄棉织物。该机年生产能力高达6×107m,一般用于印花布生产量大的大型印染厂。因为是绳状加工,对厚重织物不适用,煮练去杂效果也不如煮布锅,而且整机占地面积较大。

②履带式汽蒸煮练机:履带式汽蒸煮练机有导辊履带式及平板履带式两种机型,以后者使用较广泛。此机结构简单,操作方便,织物不易擦伤。由于堆积布层较薄,折痕程度轻,张力也小,汽蒸效果较好。全机由浸轧槽、履带式汽蒸箱及平洗槽等组成。织物浸轧煮练液后进入汽蒸箱,先在上下导辊间运行,受饱和蒸汽汽蒸,使织物温度升高,最后由履带运到出布口处,由出布辊牵引出蒸箱,完成煮练。如图1-5所示。

图1-5 履带式汽蒸练漂机

1—预热箱 2—上排主动辊 3—中间被动腰辊 4—下排被动辊 5—直接蒸汽管 6—主动牵引 7—打手 8—主动链轮 9—履带 10—汽蒸箱 11—观察窗 12—操作门

平板式履带由多孔或多缝的不锈钢长条形薄板连成履带,围绕在箱底的一排辊筒上,辊筒缓缓转动,带动履带低速向前移动,堆在履带上的织物也随之向前移动。此机对于厚薄织物都适用,是目前棉印染厂中较为广泛使用的一种煮练设备。履带式导辊则由多支主动的不锈钢导辊排列而成,导辊装在汽蒸箱两侧墙板上,不能位移,而由各导辊的缓缓转动使堆在辊面上的织物向前缓缓运行,此机更适用于轻薄织物。

平幅汽蒸连续煮练机工艺流程如下:

轧碱→(湿蒸)→堆置履带上汽蒸→水洗

轧碱时煮练液中烧碱含量为40~70g/L,表面活性剂、亚硫酸氢钠等适量,轧液率80%~90%,温度100~102℃,汽蒸1~1.5h,车速一般为40~100m/min。汽蒸箱内应充满饱和蒸汽,以免表层织物被局部蒸干,造成织物脆损。可在蒸箱底部盛满煮练液,使蒸汽管在液面下部喷出蒸汽,以保证供给饱和湿蒸汽。

为适应前处理高速、高效的要求,履带式煮练机仍在发展中,目前有多导辊汽蒸加双层履带式,车速可达150m/min。还有蒸煮结合的液下履带式煮练机,可延长织物汽蒸时间并结合煮练,可以提高煮练效果。

平幅汽蒸煮练设备除履带式外,尚有叠卷式、翻板式、轧卷式等,但都不及履带式结构简单、操作维修方便。此外,尚有平幅高温高压连续煮练机,煮练温度可达132~138℃,因此可以缩短煮练时间至3~5min。但由于织物处于连续运动状态,在机器上织物的进出口密封问题尚未妥善解决,目前虽已有唇封式及辊封式封口装置,由于机内温度高,织物连续运动,使封口装置都不经久耐用。

棉布的煮练效果可用毛细管效应(简称毛效)来衡量。测试时将煮练后洗净干燥的织物一端垂直浸在水中(为便于观测,一般在水中加入重铬酸钾指示剂),测量30min后水的色迹在织物上的上升高度,即为毛效。一般要求达到8~10cm/30min。

4.漂白 经过煮练,织物上大部分天然及人为杂质已经除去,毛细管效应显著提高,已能满足一些品种的加工要求。但对漂白织物及色泽鲜艳的浅色花布、色布类,还需要提高白度,因此需进一步除去织物上的色素,使织物更加洁白。另外,织物虽经过煮练,尤其是常压汽蒸煮练,仍有部分杂质如棉籽壳未能全部除去,通过漂白剂的作用,这些杂质可以完全去掉。

棉印染厂广泛使用过氧化氢等氧化性漂白剂。对棉及棉型织物漂白,过酸类化合物如过硼酸钠、过醋酸、过碳酸钠等也偶有应用,亚氯酸钠多用于合成纤维及其混纺织物的漂白。通常将过氧化氢漂白简称为氧漂,亚氯酸钠漂白简称为亚漂。

(1)过氧化氢漂白:过氧化氢也称双氧水。用双氧水漂白的织物白度较好,色光纯正,储存时不易泛黄,广泛应用于棉型织物的漂白。氧漂比氯漂有更大的适应性,但双氧水比次氯酸钠价格高,且氧漂需要不锈钢设备,能源消耗较大,成本高于氯漂。

①过氧化氢漂白工艺:过氧化氢漂白方式比较灵活,既可连续化生产,也可在间歇设备上生产;可用汽蒸法漂白,也可用冷漂;可用绳状方式加工,也可用平幅加工。目前印染厂使用较多的是平幅汽蒸漂白法,此法连续化程度、自动化程度、生产效率都较高,工艺流程简单,且不产生环境污染。

过氧化氢漂白工艺流程如下:

轧过氧化氢漂液→汽蒸→水洗

漂白液含过氧化氢(100%)2~5g/L,用烧碱调节pH至10.5~10.8,加入适量稳定剂及湿润剂,于室温时浸轧漂液,95~100℃汽蒸45~60min,然后水洗出布。

②影响过氧化氢漂白的因素:

a.浓度的影响:与氯漂类似,当漂液内过氧化氢浓度达到5g/L时,已能达到漂白要求,浓度再增加,白度并不随之提高,反而导致棉纤维脆损。稀薄织物还可以适当再降低漂液中过氧化氢浓度。

b.温度的影响:过氧化氢的分解速率随温度升高而增加,因此可用升高温度的办法来缩短漂白时间,一般在90~100℃时,过氧化氢分解率可达90%,白度也最好。采用冷漂法则应增加过氧化氢浓度,并延长漂白时间。

c.pH的影响:过氧化氢在酸性浴中比较稳定,工业用过氧化氢溶液含量约30%~35%,其中常加入少量硫酸以保持稳定。在碱性浴中过氧化氢分解率随溶液pH的增大而增加,pH在3~13.5时都有漂白作用,但pH为9~10时,织物白度可达最佳水平,实际生产中也大多将漂液pH调节至10左右。

d.漂白时金属离子的影响及稳定剂的作用:水中铁盐、铜盐及铁屑、铜屑以及灰尘等,对过氧化氢都有催化分解作用,使过氧化氢分解为水与氧气,从而失去漂白作用。氧气渗透到织物内部,在漂白时的高温碱性条件下将使纤维素纤维严重降解,常在织物上产生破洞。为防止上述疵病,可在漂液中加入适量稳定剂,以降低过氧化氢的分解速率。稳定剂中以水玻璃使用较早,水玻璃的稳定作用机理尚不十分清楚,推测是由硅酸钙或硅酸镁胶体对有催化过氧化氢分解作用的金属离子产生吸附作用。水玻璃价格低廉易得,稳定效果好,但长期使用,容易在导辊等处形成难以除去的硅垢,影响织物质量。目前国内外都在研究使用非硅酸盐稳定剂,大都属于有机磷酸盐,效果也较好,不产生积垢,但价格高于硅酸盐,因此水玻璃仍在生产上继续使用。有时将含磷化合物与硅酸钠拼混使用,也可取得较好效果。

③过氧化氢的其他漂白方法:除了汽蒸漂白法广为应用外,过氧化氢漂白方法还有下列几种:

a.氯—氧双漂法:先氯漂后氧漂,氧漂兼有脱氯与漂白作用,本法可以降低漂液中过氧化氢浓度,其工艺流程为:

轧次氯酸钠漂液→堆置→水洗→轧过氧化氢漂液→汽蒸→水洗

次氯酸钠漂液含有效氯1~2g/L,过氧化氢漂液含过氧化氢1~3g/L,工艺条件与各自漂白时相同。

b.冷轧堆法:为适应多品种、小批量、多变化要求,尤其是小型印染厂,在缺乏氧漂设备时可使用冷漂法。此法漂液中过氧化氢浓度较高,并加入过硫酸盐,织物轧漂液后,立即打卷用塑料膜包覆,以防蒸发干燥,然后在室温时堆置。此法虽然时间长,生产效率低,但比较灵活。漂液含过氧化氢(100%)10~12g/L、水玻璃25~30g/L、过硫酸盐7~10g/L,用烧碱调节漂液pH至10.5~10.8,于室温浸轧,堆放6~16h,充分水洗。

浓的过氧化氢溶液对皮肤有严重灼伤作用,使用时应注意劳动保护。

(2)亚氯酸钠漂白:亚氯酸钠用于棉织物漂白时的最大优点是在不损伤纤维的条件下,能破坏色素及杂质。亚氯酸钠又是化纤的良好漂白剂,漂白织物的白度稳定性比氯漂及氧漂的织物好,但是亚氯酸钠价格较贵,对金属腐蚀性强,需用钛金属或钛合金等材料,而且亚漂过程中产生有毒ClO2气体,设备需有良好的密封,因此在使用上受到一定限制,目前多用于涤棉混纺织物的漂白。

亚漂与氯漂、氧漂不同之处是在酸性条件下漂白,在酸性条件下的反应较为复杂,此时产生的亚氯酸较易分解,生成一些有漂白作用的产物,据认为其中二氧化氯的存在是漂白的必要条件。二氧化氯是黄绿色气体,化学性质活泼,兼有漂白及溶解木质素和果胶质的作用,且去除棉籽壳能力较强,因此亚漂对前处理要求不高,甚至织物不经过退浆即可漂白,工艺流程较短,对合成纤维织物特别适合。但不经过退浆、煮练直接亚漂的织物,一般吸水性较差,在漂液中加入适量的非离子表面活性剂,可提高织物吸水性能。亚漂后再经过一次氧漂,对织物的白度及吸水性均有提高。若织物在先行退浆、煮练后再进行亚漂,就可适当降低亚氯酸钠用量,但工艺流程较长。

亚漂是在酸性浴中进行漂白,酸性强弱对亚氯酸的分解率有较大影响,直接加强酸调节pH是不合适的,一般常利用加入活化剂来控制pH,常用活化剂有:释酸剂,如无机铵盐;能在漂白过程中被氧化成酸的物质,如甲醛及其衍生物六次甲基四胺;水解后形成酸的酯类,如酒石酸二乙酯等;也可用弱酸,如醋酸、蚁酸。另外,加入某些缓冲剂如焦磷酸盐,可以增加亚漂液的稳定性,避免低pH时有二氧化氯逸出。

亚漂常用工艺与氧漂类似,可以用平幅连续轧蒸法,也可以根据设备情况采用冷漂工艺。亚漂连续轧蒸法工艺流程如下:

轧漂液→汽蒸→水洗→去氯→水洗

涤棉混纺漂白织物漂白液含亚氯酸钠12~25g/L、硫酸铵(活化剂)5~10g/L、平平加O 5~10g/L,室温时轧漂白液,100~102℃汽蒸l~1.5h,水洗后在亚硫酸氢钠(1.5~2g/L)及碳酸钠(1.5~2g/L)溶液中浸轧,堆置后充分水洗。

5.开幅轧水烘燥 织物练漂后,平幅织物在轧烘机上烘燥,提供给后续工序如丝光、染色、印花使用。对绳状加工的织物还需开幅,展开成平幅状,经轧烘后成为合格的半制品。

(1)开幅:开幅时绳状织物从堆布池中引出,经过导布圈入机,首先受到打手作用,打手由两根稍呈弧形的铜管组成,它与织物行进方向成反向高速回转。打手通常有两个,绳状织物在打手作用下展开成平幅,打手和导布圈距离应不少于6m,距离过短,绳状织物不易展开,距离过长,织物因自身重量下垂会使织物的伸长增大。

(2)轧水:织物练漂水洗后,含水分较多,在烘燥前应尽可能轧去水分,以提高烘燥机效率,节省蒸汽。轧水机常用立式轧车,这类轧车有二辊及三辊两种,根据轧水要求配备。轧辊由铁或钢制的硬轧辊及软橡胶、纸粕等制的软辊组成。轧水时应控制轧液均匀及轧液率,重型轧车轧液率为60%以下,一般轧车轧液率为75%以下。

(3)烘燥:常用的烘筒烘燥机以2~3柱立式烘筒烘燥机应用最广,每柱烘筒数为8~10个。烘燥时织物pH应接近中性,以避免织物烘燥时发脆,否则应重新水洗后再烘燥。

以上所述是沿用多年的前处理工艺,当前国内外前处理工艺是向高效、高速、短流程方向发展。我国目前多将退、煮、漂三步法改为退煮一浴或煮漂一浴二步法。也有使用高效助剂将退、煮、漂合并为一浴一步法,在涤棉混纺织物上已获成功,纯棉织物一浴一步法也有进展。退、煮、漂一浴一步法大大缩短了工艺流程,减少了单元机台数,少占厂房面积,还可以节约能源,提高劳动生产效率,从而降低前处理成本,是一项值得重视和深入研究的新工艺。

6.丝光 棉纤维用浓烧碱溶液浸透后,可以观察到棉纤维不可逆的剧烈溶胀,纤维横截面由扁平腰子形转变为圆形,胞腔也发生收缩,纵向的天然扭曲消失,长度缩短。如果在对纤维施加张力时浸浓碱,不使纤维收缩,此时纤维表面皱纹消失,成为十分光滑的圆柱体,对光线有规则地反射而呈现出光泽。若在张力持续存在时水洗去除纤维上碱液,就可以基本上把棉纤维溶胀时的形态保留下来,成为不可逆的溶胀,此时获得的光泽较耐久。由于烧碱能进入棉纤维内部,使部分晶区转变为无定形区,去碱、水洗后这种状况也基本保留下来,棉纤维的吸附性能也因此大为增加。

棉织物用浓碱浸渍时,因所受张力不同而有两种状况,一是在经纬向都施加张力条件下浸轧碱液,经冲洗去碱后,织物不再收缩,可使织物获得如丝织物般的光泽,称为丝光处理,一般含有棉纤维的织物大都经过丝光处理;另一种是织物在无张力条件下浸渍浓烧碱液,然后织物以松弛状态堆置,任其自由收缩,可使织物变得紧密、富有弹性,称作碱缩,多用于棉针织物汗布的加工。

棉及其混纺织物经过丝光处理后,棉纤维发生了超分子结构和形态结构上的变化,除了光泽改善外,而且增加了化学活泼性,对染料吸收能力增加,织物尺寸也较稳定,强力、延伸性等都有所增加。

棉混纺织物中除棉纤维外,烧碱对涤纶、维纶等都不产生丝光作用,而且这些纤维对浓烧碱液都较敏感,因而在棉型织物丝光时,应适当调整工艺条件,使涤纶、维纶等不致受到损伤。棉布丝光多安排为前处理的最后工序,即在退浆、煮练、漂白之后进行,这样丝光效果较好,但易受碱液不净的影响,织物白度稍差,对于漂白丝光织物可在丝光前后各漂白一次,或先丝光后漂白。对于一些染色时上染较快,容易造成染色不匀的品种,也可用先染色后丝光工艺。

除了烧碱可用作丝光剂外,有些化学药品如浓硫酸、浓氯化锌溶液、锌酸钠溶液等也可以使棉纤维溶胀,从而得到类似用烧碱丝光的效果,但都难以达到用烧碱丝光的程度,实际生产也有困难,这些化学药剂也不如烧碱价格低廉,来源广,除了偶尔有应用如浓硫酸的酸丝光外,缺乏实际使用价值。值得一提的是液态氨用于棉织品的处理,具有一定的特点,处理后织物的强度、耐磨性、防皱性、弹性、手感等力学性能都有明显提高。液氨处理要求专用设备,投资大,废氨回收也较困难,要在工业上广泛使用,还需进一步努力。

(1)丝光设备与工艺:丝光机有布铗丝光机、直辊丝光机等几种。以布铗丝光机的使用最为普遍。

①布铗丝光机:见图1-6。布铗丝光机扩幅能力强,对降低织物纬向缩水率,提高织物光泽都有较好效果。布铗丝光机有单层及双层两种,以单层布铗丝光机使用较广。这两种布铗丝光机都由下列几个部分组成:

图1-6 布铗丝光机

1—透风装置 2,3—烧碱溶液平幅浸轧机 4—绷布辊 5—布铗链拉幅淋吸去碱装置 6—去碱蒸箱 7—平洗机

平幅进布装置→头道浸轧机→绷布辊筒→二道浸轧机→布铗扩幅装置→冲洗吸碱装置→去碱蒸箱→平洗机→(烘筒烘燥机)→出布

浸轧机槽内装有多只小导辊,织物反复上下穿过以增加浸碱时间,一般达20s。第二台浸轧机压力要大些,轧液率小于65%,以减少织物带碱量,便于冲洗去碱。

浸轧槽中碱液浓度控制在180~280g/L,由于棉纤维能吸附烧碱,使槽内烧碱浓度下降,因此需要随时补充浓碱液,以维持槽内碱液浓度。补充碱液浓度为300~350g/L。绷布辊筒是空心的,直径500mm,共约十余个,上下交替排列可以转动。织物出第一道轧槽后便绕经绷布辊筒,辊筒面略呈弧形,织物沿绷布辊筒的包角面尽可能大些,第一道轧车线速度略大于第二道轧车线速度,用这种方法控制织物张力,以防止浸碱后的收缩。织物从头道浸轧机进到二道浸轧机出,约历时30~40s。

为了使织物具有稳定的幅宽和提高产品光泽,必须将带有浓碱的织物纬向拉伸至规定宽度,同时用70~80℃热稀碱液淋洗,至织物带碱量降低至规定值后才放松纬向张力,在布铗丝光机上是通过布铗链伸幅装置来完成这个过程的。淋洗从布铗长度1/3处开始,冲淋器下方配备有带真空泵的吸碱器,可使稀碱液穿透织物去除。从织物进入头道轧碱槽开始引到第一个冲吸器,织物整个带浓碱时间约50~60s。冲淋液流动方向与织物行进方向相反,稀碱浓度逐渐增加,最后由泵送至碱液回收站蒸浓再供使用。

织物经稀碱冲吸以后脱离布铗,进入去碱箱进一步去碱。去碱箱是一铁制密封箱,箱盖可以吊起,以便穿布和处理故障。箱内上下有铁制导布辊各一排,上排主动,下排被动。进出口处均有水封,以阻止箱内蒸汽向外逸出。下排导辊之间有铁板相隔。箱底部盛水,用以洗去布上残碱。箱底倾斜,前低后高,后进水前出水,逐格倒流。织物层间装有直接蒸汽管,运转时向织物喷射蒸汽,部分蒸汽在织物表面冷凝成热水,并借蒸汽喷射作用渗入织物内部,起冲淡碱液和提高温度的作用。下排导辊浸没在去碱箱下部的水中,当织物进入下辊筒附近时,织物上较浓的碱液与箱中的淡碱水发生交换作用,结果织物上含碱量降低,水中含碱量增高。经多次交换,织物上烧碱可以大部分除去,每公斤干织物含碱量可降至5g以下。织物离开去碱箱后进入平洗槽,进一步洗去织物上的残碱。出布时要求一般织物pH为7~8,厚重织物pH为8~9。必要时可用硫酸稀溶液加入平洗槽中,中和织物上的残碱,再水洗至织物呈中性(出布pH为6.5~7.5),但因增加成本,一般很少采用。

②直辊丝光机:直辊丝光机与布铗丝光机结构差异较大,它没有浸轧装置和伸幅装置。织物浸碱及去碱均在长槽内完成,槽内有多对上下排列互相轧压的直棍,上排包有耐碱橡胶,下排是主动铸铁辊,表面刻有向外旋的分丝纹,可防止织物收缩,起扩幅作用。铸铁辊浸在丝光碱液内,工作时织物在上下两排直辊间成波浪形穿行,每浸碱一次,即在软硬辊的轧点间轧液两次。织物经过碱液浸轧槽后便通过一重型轧液辊轧去多余碱液,再经过去碱槽、去碱箱和平洗槽完成丝光过程。直辊丝光机是利用织物经向张力及浸碱后织物收缩力,使织物紧贴在直辊表面,依靠它们之间的摩擦力来阻止织物纬向的收缩,因此伸幅效果较差。但是直辊丝光机可以双幅同时生产,产量较高,浸碱时间长,丝光匀透,不会产生破边,占地面积较小,操作方便。目前主要用于涤棉混纺织物丝光,纯棉织物因布幅难以达到要求,一般不用直辊机丝光。

(2)丝光方法:棉布丝光方法及其工序安排有多种,如坯布丝光、干布丝光、湿布丝光、热碱丝光、染后丝光及其他丝光方法。目前在生产中应用最多的仍是干布丝光法,即在织物练漂后轧水烘燥成为干布再进行丝光。因干布吸碱均一,轧碱时碱液浓度降低较少,便于控制及回收。干布丝光时由于干布表面先接触浓碱液,使织物表面溶胀,碱液难以透入布芯,造成表面丝光,丝光程度不均匀。湿布丝光即针对干布丝光的不足之处,将织物轧水后引入浓碱槽,由于织物含有一定水分,浓碱容易透芯,丝光均匀,可以省去预烘燥工序,但湿布要求轧水均匀,轧液率越低越好,以免丝光浓碱液过分稀释,影响淡碱回收。湿布丝光的效果稍逊于干布丝光,对染色半制品尚难掌握。染后丝光仅用于染色时因少数染料上染较快,易使上染不匀,或某些易在丝光时被擦伤的织物,但因工艺路线倒转,不能发挥丝光后染色能节省染料的优点,而且丝光淡碱受染料沾污,不利于回收,也不能利用丝光消除前处理中的折皱条,总的来说是弊多利少。

(3)影响丝光的因素:

①碱液浓度:只有当碱液浓度达到某一临界值后,才能引起棉纤维剧烈膨化。烧碱浓度在100~250g/L范围内,棉纤维经向收缩率随浓度的增加而上升,超过250g/L后,收缩率上升较缓和,浓度为300g/L时收缩达最高值。浓度超过300g/L,经向收缩率反而有所下降,因此丝光碱液浓度一般控制在240~280g/L,此浓度对织物光泽及改进染色性能都有较好的效果。如丝光的目的只为了提高染色时染料的上染率,则可将丝光碱液浓度控制在150~180g/L,称为半丝光工艺。烧碱中含杂应尽可能少,烧碱中的碳酸钠及食盐含量不能超过一定范围,否则将造成纤维膨化不匀。在回收丝光淡碱液时,应先将淡碱液经过净化处理,除去丝光冲洗时带进的纤毛、浆料、碳酸钠及其他杂质。常加进纯碱及石灰,待澄清过滤后再送入蒸发器蒸浓供重新使用,未经净化处理的淡碱液,蒸成浓碱后由于杂质积累,对丝光效果常有不良影响。

②张力:对织物经纬向施加张力,是丝光时的必要条件之一。在适当张力下,可以防止织物收缩,而且织物光泽也随张力加大而提高,织物强力也有增加,但吸附性及断裂延伸度却因张力增大而下降。一般纬向施加的张力尽可能使织物达到坯布幅宽,经向张力控制在丝光前后织物无伸长或少伸长为佳。

③温度:棉纤维与浓碱作用是放热反应,因此温度提高将降低丝光效果。降低碱液温度可提高织物光泽,但碱液黏度随温度降低而增加,碱不易透入织物内部,以致丝光不透,目前多采用常温丝光,在轧碱槽外壁夹层中通以冷流水,使槽内碱液降温,保持一定温度。

④时间:丝光所需时间决定于浓碱液均匀地渗透到织物、纱线、纤维间的时间。在生产时以织物进入头道轧碱槽至第一次冲吸过程用时35~50s为宜。薄织物可适当缩短,厚重织物应稍延长。在碱液中加入耐碱润湿剂,可以加速碱液渗透,缩短工艺时间。但此类润湿剂价格较高,又影响丝光淡碱回收,应用不多。

⑤去碱:丝光时必须将织物上烧碱量冲洗降低至6%~7%以下,才能够放松张力,出布铗,否则出布铗后,织物仍将收缩。即应在布铗或其他伸幅装置上,将织物上烧碱含量冲洗致使织物不收缩的安全范围,再进入去碱箱及平洗槽等后洗装置。整个冲洗去碱采用逆流法,即全部冲洗液流动方向与织物行进方向相反,冲洗液含碱量逐渐增加,便于回收。烧碱在水中溶解度随温度增高而加大,为了提高冲洗去碱效果,冲吸碱液必须加热至70℃,去碱箱温度不低于95℃。

(二)涤棉混纺织物前处理

聚酯纤维与棉纤维的理化性质不同,在染整加工时,两者应兼顾,纤维混纺比例不同时应有相应的工艺。由于目前涤棉混纺织物是在棉织物染整工艺基础上进行的,工艺流程及设备安装路线也大体相似,因此带来一些不便之处,分述于下。

1.烧毛 棉织物前处理工艺是先烧毛后退浆、煮练。涤棉混纺织物虽然也将烧毛列在退煮之前,但可能带来不利之处,如聚酯纤维没有来得及烧掉,受高热形成小熔珠散布在织物表面,在用某些分散染料染色时会因此产生色点;涤棉混纺织物常用PVA浆料上浆,经烧毛高温作用后退浆时PVA较难退掉,织物上油污也将会固着,影响织物白度。但由于坯布烧毛的工序顺当,管理方便,烧毛机的清洁要求不高,除了个别漂白品种在练漂后烧毛,个别深色卡其在染后烧毛外,坯布烧毛仍是切实可行的。

烧毛时布身温度要求低于180℃,温度过高,则布幅收缩过大,手感发硬粗糙,强力下降甚至脆损。对稀薄、网眼、提花织物更应引起注意。

烧毛设备仍以气体烧毛机为好,用于涤棉混纺织物的烧毛机火口上方有冷流水辊筒,烧毛时织物在辊筒上包绕,可吸去布身热量,降低布身温度。火口还可转动,针对不同织物采取不同的火口角度,如切线烧毛、透烧、直烧等。烧毛后落布时布身温度应在50℃以下,可用冷风或绕经大冷水辊降温或喷雾降温。干落布应加装静电消除器,以免落布不齐或织物被卷绕到落布架上。

2.退浆 涤棉混纺织物多用PVA及其混合浆料上浆,退浆时可采用碱退浆。碱退浆工艺为烧碱5~10g/L,润湿剂适量,80℃轧碱后堆置0.5~1h,热水(80~85℃)冲洗,冷水洗。水洗时水量要充分,防止退下的浆料重新吸附到织物上,影响染色,退浆率要求达到80%。氧化剂退浆可用亚溴酸钠1~2g/L,pH调为9.5~10.5,室温浸轧后堆置15~20min,用3~5g/L烧碱于85~90℃碱洗,再用热水、冷水洗净。也可用烧碱—过氧化氢液退浆。

3.煮练 涤棉混纺织物上浆料以PVA为主时,可以退煮一次进行,若是浆料以淀粉为主时,仍应经酶退浆后再煮练。由于聚酯纤维耐碱性较差,煮练工艺应比棉织物煮练温和。目前涤棉混纺织物煮练方法有两种,一种是低浓度碱、高温汽蒸煮练工艺;另一种是碱浓度稍高、热堆置的工艺。煮练设备以平幅汽蒸设备为主,绳状煮练容易造成折皱,一般不用,但也有少数工厂用绳状煮练处理印花用中薄型坯布。目前生产上趋向用双氧水或亚氯酸钠进行快速煮漂一浴法,已取得初步成功。

4.漂白 涤棉混纺织物漂白主要是为了去除棉纤维中的天然色素。氯漂仅用于深色涤/棉卡其的漂白。氯—氧双漂工艺也可用于中、浅色品种的前处理。亚漂去除棉籽壳能力强,对煮练要求不高,但受设备限制。氧漂白度较好,不污染环境,对设备腐蚀小,是目前应用最广泛的漂白方法。氧漂常用碱—氧双漂工艺,即用过氧化氢(100%)5~7g/L,水玻璃(相对密度为1.4)7~10g/L,渗透剂及烧碱适量,pH为10.5~11,在100~102℃时汽蒸40~90min,然后再重复漂白一次,两次工艺完全相同。

对漂白织物应在热定形前后各漂一次,并结合聚酯纤维与棉纤维的增白加工,棉增白宜放在第二次漂白时同浴进行。

5.丝光 丝光是为了改善棉纤维的上染性能,考虑到聚酯纤维不耐高温强碱的作用,冲洗碱液及去碱箱温度不能高于80℃,丝光水洗后,布上带碱量应尽量减少,出布时pH控制在7左右。丝光设备可用布铗丝光机,也可以用直辊丝光机。

6.增白 涤棉混纺漂白织物及白地面积大的印花织物,漂白后均需再用荧光增白剂DT增白,可浸轧、烘干后在热定形时同时固色,定形后棉再用增白剂VBL在氧漂时同浴增白,并可同时除去多余的增白剂DT。

7.热定形 热定形是合成纤维及其混纺织物的特殊工序。涤纶是热塑性纤维,当含涤纶的织物进行湿热加工时,会产生收缩变形和折皱痕,通过热定形工序可以防止上述疵病,并且对织物的光泽、手感、强力、抗起毛球等性能都有一定程度的改善。热定形温度要严格掌握,否则将影响织物的染色性能、热稳定性和表面平整性。

涤棉混纺织物一般采用干热定形工艺,热定形设备以热风针铗链卧式热定形机应用最广泛。此机由进布装置、超喂装置、针铗链、扩幅装置、热风房、出布冷却装置等组成。机器运转时,织物由超喂装置上针铗链,所谓“超喂”即喂布速度大于针铗链运行速度,如此可降低织物经向张力,有利于扩幅,又可使织物在经向能够有一定的回缩。针铗链的作用类似丝光机布铗链的作用,是两条由针板组成的环形长链,运行时针板上的尖针刺入左右布边,带动织物向前运行进入热风房并逐渐扩幅。热风房中循环流动热空气,温度控制在聚酯纤维的玻璃化温度与软化点之间,以190~210℃较为合适,经过15~30s作用,织物由针铗链送出热风房,以适当速度将织物冷却,使热定形状态得以固定,落布时,可向布面吹冷风或绕经大冷水辊筒来降温,使织物温度降至50℃以下。

热定形工艺顺序有以下几种。

(1)坯布定形:可消除织物在纺织过程中产生的内应力,染整时不致造成严重变形并消除皱痕、裙子皱等。但由于定形时的高温将造成退浆及去油污困难,因此此法较少应用。

(2)中间定形:将定形工序安排在练漂之后、印染之前进行,此法不致影响退浆工序,而且可以消除前处理产生的折皱,减少织物在印染工序时的收缩,避免升华牢度低的染料在定形时升华沾污设备与织物,但要注意控制好定形温度,此法应用较为广泛。

(3)后定形:在染印后进行定形,可以提高可溶性还原染料给色量、成品尺寸稳定性,且织物平整度较好,但应注意选用升华牢度高的染料,此法较少应用。

(三)维棉混纺织物前处理

维棉混纺织物的混纺比一般为50∶50,为了改善混纺织物的染色性能,也有用20∶80比例的。由于维纶的分子结构关系,染色维纶的鲜艳度不如棉纤维。维棉混纺织物前处理工艺如下所述。

1.烧毛 烧毛会使维纶的纤维末端熔融收缩成球状,球状物吸收染料较多,在布面将形成色点。染色布以染后烧毛为宜,漂白坯布、黑及黑灰色坯布、部分印花坯布可采用坯布烧毛。烧毛时,要防止温度过高或车速过慢,以免维纶过热而软化乃至熔融,织物表面出现条痕,使手感粗硬。

2.退浆 退浆工艺根据织物上浆料成分而定,可用酶法、稀碱法等。考虑到维纶在水中软化点较低,而且高温浓碱长时间作用下会泛黄,应掌握好适当的工艺条件。

3.煮练 仍以烧碱煮练为主,因烧碱除杂效果好。煮练温度、碱液浓度、时间三者之间关系是碱浓度宜低,温度高则时间宜短,温度低则煮练时间宜长。绳状煮练或平幅汽蒸煮练均可。煮练温度在80℃左右。有时可加入一些还原剂如盐酸羟胺、雕白粉等,防止维纶泛黄,但这些药剂价格较高,采用较少。

4.漂白 维棉混纺织物因煮练条件缓和,去除棉籽壳能力较差,可在煮练水洗后浸轧次氯酸钠溶液漂白。由于氯漂成本低,设备简单,使用方便,是维棉混纺织物漂白的主要方法。漂白时漂液浓度比漂棉织物高,有效氯为3~5g/L。维纶易吸氯,漂后必须用大苏打或亚硫酸氢钠脱氯,以免带氯烘干引起织物泛黄脆损。氧漂效果比氯漂好,漂白温度以85~90℃为宜。

5.丝光 维棉混纺织物丝光与涤棉混纺织物丝光类似,主要是去碱箱温度应控制在80℃以下,不能开直接蒸汽吹向布面,防止维纶泛黄变硬,丝光可以降低维棉织物的缩水率和提高织物的尺寸稳定性,如维棉未丝光产品经向缩水率为8%~10%,而丝光产品为5%左右。

维纶的水中软化点为110℃,湿布烘干时,张力及烘燥温度都不宜太高,采用烘筒烘燥机时应放松张力并降低烘筒进汽压力,以免织物过分伸长,缩水率增大,手感板硬粗糙。热风烘干效果比烘筒烘干好。

二、苎麻及其织物前处理

苎麻与棉同属于纤维素纤维,但两者在物理结构和性质上有较大的差异,含杂也不同。苎麻纤维素含量较棉低,除含有原棉中所具有的主要杂质如果胶物质、油蜡等外,还含有少量木质素,同时纤维中杂质的含量和各种杂质间的比例,随着品种的不同有着较大的差异,因此,麻类的前处理较棉困难,具有独特之处。

苎麻收割后,从麻茎上剥取麻皮,并从麻皮上刮去青皮,得到苎麻的韧皮,经晒干后成为苎麻纺织厂的原料,称为原麻。原麻不能用来纺织,必须经过脱胶,制取苎麻单纤维,才能用来进行纺织加工。

1.苎麻纤维的脱胶 苎麻中含有大量杂质,其中以多糖胶状物质为主,绝大部分要求在纺纱前除去。纺纱前将韧皮中的胶质去除,并使苎麻的单纤维相互分离,这一过程称为脱胶。苎麻脱胶的方法主要有土法脱胶、微生物脱胶、机械物理法脱胶和化学脱胶。以下主要介绍化学脱胶。

化学脱胶法是目前工业生产中用得最多的方法,此法利用强酸、强碱及氧化剂先后与原麻作用,原麻中所含非纤维素物质大多可溶于酸、碱液中,有些在氧化后可以溶解,由此可得到漂白精干麻。在上述化学药剂中,主要是烧碱,因烧碱热溶液可以溶除纤维素被水解的短节,使纤维分子长度均匀化。所得产品纯度较高,机械物理性能也较完好。

苎麻纤维脱胶时,先用硫酸2g/L,浴比1∶10左右,50℃浸1h,浸后及时冲洗和煮练。煮练时用6g/L烧碱溶液在110~130℃煮练2~3h,放掉碱液,冲洗后用10g/L烧碱再煮一次。煮练时还可加入一些助剂,如肥皂、硅酸钠、亚硫酸钠等,以提高煮练的质量。煮完后排掉碱液,再进行打纤,即利用机械的槌击和水力喷洗作用,将已被碱液破坏的胶质从纤维表面清除掉,使纤维松散、柔软。必要时可再用次氯酸钠溶液漂白,以提高白度并降低纤维木质素和其他杂质的含量。随后酸洗、水洗、脱水、给油、脱水、烘干。

目前常用的脱胶工艺有如下几种:

(1)一煮法:此法适合于纺制麻线。其工艺流程为:

拆包解束→原麻浸酸→浸碱液→一次煮练→水洗→打纤及水洗→酸洗→水洗→脱水→给油→烘干

(2)二煮法:此法适合于纺制低支纱。其工艺流程为:

拆包解束→浸酸→水洗→一次煮练→水洗→二次煮练→打纤及水洗→酸洗→水洗→脱水→给油→脱水→烘干

(3)二煮一漂法:此法适合于纺制中支纱。其工艺流程为:

拆包解束→浸酸→水洗→一次煮练→水洗→二次煮练→打纤及水洗→漂白→酸洗→水洗→脱水→给油→脱水→烘干

(4)二煮二漂法:此法适合于纺制高支纱。其工艺流程为:

拆包解束→浸酸→水洗→一次煮练→水洗→二次煮练→打纤及去氧→酸洗→水洗→脱水→给油→脱水→烘干

2.苎麻织物的前处理 苎麻织物的前处理,基本上与棉织物的前处理相似,主要由烧毛、退煮和漂白等过程组成。

(1)烧毛。由于苎麻织物毛羽数量多,苎麻纤维刚性大,因此,苎麻织物烧毛比棉织物更为重要,否则服用中会有刺人感。苎麻烧毛要求高速、烧透,最适宜的设备是气体烧毛机,要求配置双喷射火口或旋风预混喷射式新型火口。这些火口火焰温度可达1350℃,在高温快速条件下,能保证既烧去绒毛,又不损伤纤维,一次烧透。火口上方不要配置冷水辊,以增强火焰的穿透能力。烧毛可采用二正二反,车速80~100m/min。

(2)退煮。退浆的目的是去除织物上的浆料和部分杂质。煮练的目的是去除纤维的伴生物,使织物具有一定的吸水性,便于染料及化学药剂的吸附和扩散。苎麻织物的煮练可在常压下进行。纯苎麻薄型织物,退煮可以合一,厚重织物或者麻/棉类产品,可以在退浆后再进行一次煮练;苎麻和涤纶的混纺织物,由于其中的苎麻纤维是预先经过充分脱胶的,所以不必再进行特别的煮练。退煮的关键是要匀透,去杂要净。此外,由于苎麻对酸、碱和氧化剂的抵抗力差,故在制定工艺时应特别注意。煮练液以烧碱5g/L为标准,练液中还可加入有较好渗透和净洗作用的表面活性剂,以加速练液渗透到织物内部,并能防止污物再沾污织物。

退煮采用平幅连续汽蒸设备,汽蒸宜在双层液下履带汽蒸箱或R汽蒸箱中进行,这些设备具有上蒸下煮功能,容布量大,汽蒸时间长,织物浸渍在碱液中作用充分,退煮较透,效果好。

(3)漂白。苎麻织物漂白可用氯漂或氧漂。次氯酸钠漂白时,采用稀溶液长时间漂白,其漂白效果较短时间漂白效果更好,这是由于苎麻纤维较粗,短时间内化学药剂不能很好浸透。但次氯酸钠漂白会产生泛黄现象,这可通过使用双氧水脱氯来解决。因此,采用氯氧双漂是一种较好的工艺。苎麻织物前处理加工时除稀薄织物外,都以采用平幅加工为好。

苎麻织物采用双氧水漂白,白度好。由于苎麻脱胶时经过漂白,具有一定的白度,所以双氧水的浓度可以低一些。用硅酸钠作氧漂稳定剂白度高,但易产生硅垢,造成织物擦伤、折皱、破洞等疵病,而非硅稳定剂(EDTA等)效果不如硅酸钠,因此以硅酸钠和非硅酸稳定剂混合使用为宜。对涤麻等混纺织物可采用退煮碱氧一浴工艺,双氧水浓度4~5g/L,氢氧化钠浓度10~15g/L,也可采用冷轧堆一浴法工艺,可获得较好效果。

(4)丝光。苎麻丝光的目的在于提高染料的吸附能力,同时提高成品的尺寸稳定性,降低缩水率。由于苎麻纤维遇浓碱后手感粗硬,刺痒感明显,所以漂白布和浅色产品不丝光,但中、深色产品必须丝光,以提高上染率。丝光宜采用低浓度的碱,其碱液浓度可在150~160g/L之间。

丝光设备宜采用布铗丝光机,目前国内研究的“织物松堆”布铗丝光机更适合于苎麻织物加工。丝光要求经向张力要低,尽量调小绷布辊的张力,纬向幅宽不能拉得太大,以免产生破边,一般扩幅只能达到坯布幅宽的95%~96%。织物在轧碱前的干湿程度必须均匀,以防止由于丝光不匀而出现染色不匀的现象;轧碱温度要低,可在轧槽夹层内通入流动冷水冷却;为了保证脱碱效果,后道冲洗要保持一定的温度;丝光落布pH应接近中性,可在洗涤过程中用2~3g/L硫酸处理,以除去织物上残留的碱。

三、涤纶及新合纤织物前处理

1.涤纶织物的前处理 至今,在合成纤维中,涤纶产品无论是数量还是品种,都占据主导地位。涤纶强度高、弹性好,其织物挺括、保形性好,且易洗、快干、免烫、不受虫蛀,因此,涤纶产品在市场上一直经久不衰。在涤纶产品的染整工艺过程中,涤纶前处理包括退浆精练、松弛、起绉、减量、定形等加工工艺,下面分别介绍。

(1) 退浆精练。涤纶织造时常用的浆料是聚丙烯酸酯,它是丙烯酸酯共聚体浆料。由于浆料含有酯基(—COOR),与含有同样基团的涤纶分子在结构上有一定相似性,所以对涤纶具有较强的亲和力。涤纶本身不含杂质,只是在合成过程中存在少量(约3%以下)低聚物,所以不像棉纤维那样需进行强烈的前处理。作为退浆精练工序,其主要目的是除去纤维制造时加入的油剂和织造时加入的浆料、着色染料及运输和储存过程中沾污的油迹和尘埃,所以退浆精练任务轻,条件温和,工艺简单。然而,若涤纶织物退浆不净或不退浆则会导致碱减量液组分不稳定、pH难以控制、减量效果降低,产生减量不匀、染色不匀或色点、色花等病疵。所以,必须去净这些杂质,才能保证后道工序的顺利进行。

退浆剂、精练剂的选用和退浆精练方法的确定是退浆精练工序的关键,需根据织物上浆料的种类选择不同的退浆剂。常用的退浆剂是氢氧化钠或纯碱,因常用的丙烯酸酯类浆料,无论是可溶性的还是不溶性的,均能在碱剂的作用下成为可溶性的丙烯酸酯钠盐而溶解去除。对PVA或CMC类浆料,则热碱作用可增加浆料的膨化,从而使浆料与纤维之间作用力降低,在机械力的作用下,浆料易脱离纤维;另一方面,碱也能增加浆料的溶解度。碱还能使部分油剂如脂化油、高级脂肪酸酯等皂化成为水溶性物质而去除。

一般情况下聚酯浆料退浆pH控制在8,聚丙烯酸酯浆料为8~8.5,聚乙烯醇浆料为6.5~7,而喷水织机织造的织物需用烧碱退浆。

纤维或织物上的油剂、油污及为了上浆和织造高速化而加的乳化石蜡及平滑剂的去除需采用表面活性剂(主要是阴离子型和非离子型),通过它们的润湿、渗透、乳化、分散、增溶、洗涤等作用,将油剂和油污从纤维和织物上除去。

除此之外,为避免金属离子与浆料、油剂等结合形成不溶性物质,精练时加入金属络合剂或金属离子封闭剂也是必要的。

退浆精练过程实际上是一洗涤过程,当然有时也存在着化学反应。通常退浆精练是在高温下长时间浸渍,把浆料、油剂等杂质、污垢,溶解、乳化、分散并去除。常用的退浆精练工艺有以下几种。

①精练槽间歇式退浆精练工艺:一般的涤纶长丝织物或仿丝织物,若采用精练槽退浆精练,则可用纯碱3~4g/L,净洗剂(雷米邦)2g/L,保险粉0.5g/L,浴比1∶(30~40),于98~100℃处理30~40min;续缸时上述化学品分别加2g/L、1g/L和0.5g/L。精练后经热水洗、酸洗、冷水洗,然后脱水、烘干。若坯绸有较多铁渍,则可在退浆精练前先用草酸处理(草酸0.2g/L,平平加O 0.2g/L,70~75℃处理15min),然后加0.5g/L纯碱中和(40~45℃处理10min),再退浆精练。

上述工艺较为简单,退浆精练的效果不是最理想。若用具有良好性能的精练剂来代替传统的纯碱、保险粉及雷米邦,则精练效果有所改善。如用精练剂Albalex FFC 0.25%(对织物重)50℃洗5min,加净洗剂Wltravon GP 2%~4%(对织物重)、螯合剂DTPA—41 1%(对织物重)、精练剂Irgasol FL 1%~2%(对织物重),用纯碱调节pH至8.5~9,90℃精练30min,降温到70℃溢流冲洗5~10min,换新水加热至60℃洗10min,40℃温水洗。若pH偏碱性,则可用0.5% DTPA—41和0.5% HAc中和。

②喷射溢流染色机退浆精练工艺:喷射溢流染色机退浆精练是目前国内常用的工艺。最简单的如涤双绉精练工艺,采用净洗剂0.25g/L,纯碱2g/L,30%烧碱2g/L,保险粉1g/L,浴比1∶10,于80℃处理20min;或用传化公司的TF—101及中性去油剂,均能达到目的。高性能的精练剂也是目前常用的,如Ciba精化公司的Ulfravon GP/GPN 1~2mL/L、Invadin NF 1~3mL/L、Irgalen PS 0.5~1mL/L,用NaOH调节pH至10~11,在喷射溢流染色机中于90℃处理20~30min,然后温水洗5min,40℃水洗10min。

③连续式松式平幅水洗机精练工艺:该类设备对上浆多的织物往往不能充分退浆和精练,所以需要堆置后进行第二次精练。另外,此工艺的加工条件是常温常压,对于要求高温高压加工的织物不适宜。

该类设备上可用Ciba精化公司的精练剂Ulfravon GP 1~2g/L,纯碱1g/L,于40℃浸轧(轧液率70%),并在80~90℃汽蒸60s,80℃热水洗,60℃和40℃热水洗,冷水洗并烘干。

在退浆精练过程中,后水洗同样是十分重要的,所以还需有不少加工设备和工艺,采用各种能提高水洗效果的装置和方法。

由于涤纶长丝织物包括仿真丝织物均要求松式加工,以提高产品的质量,改善织物风格。因此,大部分产品实际上在松式的退浆精练中都能完成松弛收缩,但对部分品种,则退浆精练与松弛是必须分开进行的,尤其是超细纤维的品种。

(2)松弛。松弛加工是将纤维纺丝、加捻、织造时所产生的扭力和内应力消除,并对加捻织物产生解捻作用而形成绉效应,从而改善织物手感和提高织物的丰满度。要释放所形成的扭力和内应力,则松弛加工时的条件必须超过扭力和内应力形成的条件。充分松弛收缩是涤纶仿真丝绸获取优良风格的关键。

大部分涤纶织物,松弛与精练是同步进行的,有些还与退浆同步一浴进行。而超细纤维织物由于纤维较细,织物密度高,因此若退浆精练与松弛同时进行,则往往组织间隙中的浆料、油剂不易脱除,故退浆精练与松弛以分开处理为宜。一般先退浆精练,而后松弛,并且可在松弛时再加入部分精练剂,以进一步去净杂质。

不同的松弛设备有不同的松弛工艺,处理后其产品风格也不尽相同。至今为止,能用于涤纶织物松弛的设备及相对应的松弛工艺有以下几种。

①间歇式浸渍槽:此类设备最为简单。在一定的温度和压力下,织物在含有碱及精练剂的溶液中不断翻滚,以完成退浆、精练、松弛的目的。但用此类设备加工,其温度压力和翻滚程度均不足,产品收缩率低,因而很少使用。

②喷射溢流染色机:喷射溢流染色机是国内进行退浆、精练、松弛处理最广泛使用的设备。在喷射溢流染色机中加工,织物的张力、摩擦和堆置与浴比和布速有很大关系,松弛处理产品的质量与上述因素也密切相关,因而除合理地控制升降温速率外,还要选择合适的浴比和布速。涤纶仿真丝织物松弛精练时,布速不宜大高,一般以200~300m/min为宜。而浴比则需根据设备及织物特性而定。超细纤维织物由于纤维表面积大,单纤细,故其浴比应大于普通丝织物,布速慢于普通丝织物。

在喷射溢流染色机上松弛精练,还可以通过调节喷嘴直径、工作液循环次数来达到所需的工艺参数。以涤双绉仿真丝织物为例,其高温高压喷射溢流染色机精练松弛起绉工艺配方为:

NaOH(30%) 4%

Na3PO4 0.5%

去油剂 x

浴比 1∶(10~20)

布速 300m/min

喷射溢流染色机精练松弛解捻起绉操作时升、降温要慢。尤其是降温,否则会使织物手感粗糙。

③平幅汽蒸式松弛精练机:此设备最大优点是能克服喷射溢流染色机易产生收缩不匀而形成皱印的缺点,且加工效率高。织物通过碱及精练剂预浸及精练,于98~100℃汽蒸,最后振荡水洗。此设备精练时间短,织物翻滚程度低,因而强捻产品的收缩率较低。大多采用退浆精练、松弛解捻两步法。

④解捻松弛转笼式水洗机:高温高压转笼式水洗机是精练松弛解捻处理最理想的设备,织物平放于转笼中松弛处理,处理后,织物的缩率可达12%~18%,强捻类织物可达20%,织物手感丰满度及风格较为理想,是其他机械所不能达到的。但此设备操作繁琐,劳动强度大,加上批量小,周期长,操作处理不当可能产生折皱、起绉不匀、边疵等疵病。

转笼式水洗机用于松弛解捻起绉,其工艺条件为:浴比1∶(10~15),温度135℃,时间30~40min,缸体转速5~20r/min。

若精练起绉一浴,则精练液一般含30%氢氧化钠2~5g/L,络合软水剂0.1~0.5g/L,双氧水1~2g/L,润湿渗透剂、低泡助练剂0.5~1g/L及少量除斑剂(对含浆及杂质高的织物)。

(3)预定形。预定形主要目的是消除前处理过程中产生的折皱及松弛退捻处理中形成的一些月牙边,稳定后续加工中的伸缩变化,改善涤纶大分子非结晶区分子结构排列的均匀度,减少结晶缺陷,增加结晶度,使后续的碱减量均匀性得以提高。

松弛收缩的织物经干热预定形后,织物的风格受到影响。因为要消除折皱、提高分子结构排列的均匀度,必定对织物施加张力,而强力的增加,会使绉效应降低,活络度降低,柔软度、回弹性、丰满度等一系列性能恶化。定形时可通过超喂收缩来弥补增加张力所引起的织物风格变化。虽然定形时因张力作用会降低绉效应,但能改善减量的均匀性和尺寸的稳定性。

为此,松弛后应尽量避免加工中张力过大,所以定形前一般不烘燥。若烘燥也应采用松式烘燥设备。

为尽量避免绉效应消失而影响织物风格,一般定形幅宽较成品小4~5cm,或较前处理幅宽宽2~3cm,前车导辊张力全部放松,加适当的超喂(如增加10%~20%),以保持经线的屈曲,改善织物风格;冷却系统保证正常运转,以防压皱、融熔和硬化。

预定形温度一般控制在180~190℃。定形温度低,对织物手感有利,但湿热折皱增加。减量速率和得色率随定形温度的改变而有不同的变化,在170~180℃以下,减量速率和得色率随温度升高而降低;在190~230℃,减量速率和得色率随温度升高而增加。所以预定形温度需根据减量速率和织物风格要求结合得色率进行选择。

定形时间根据纤维加热时间、热渗透时间、纤维大分子调整时间和织物冷却时间确定。一般定形温度高,定形时间短。定形时间还与定形机风量大小和烘箱长短有关。从产品质量角度考虑,以低温长时间为宜,但必须兼顾设备及生产效率。若选用上述预定形温度,则预定形时间一般为20~30s。如果织物厚度和含湿率增加,则时间需延长,一般通过调节定形机车速来实现。如定形机长度增加,则可提高车速。

定形的张力只要能达到织物平整度,保证外观要求即可,以免影响织物丰满度、悬垂感,经向适当超喂,保证经线屈曲。

(4)碱减量。涤纶分子由于主链上含有苯环,大分子链旋转困难,分子柔顺性差。同时苯环与羰基平面几乎平行于纤维轴,使之具有较高的几何规整性,因而分子间作用力强,分子排列紧密,纺丝后取向度和结晶性高,纤维弹性模量高,手感硬,刚性大,悬垂性差。

若将涤纶置于热碱液中,利用碱对酯键的水解作用,可将涤纶大分子逐步打断。由于涤纶分子结构紧密,纤维吸湿性差而难以膨化,从而使高浓度、高黏度碱液难以渗入纤维分子内部,碱的水解作用只能从纤维表面开始,而后逐渐向纤维内部渗透。纤维表面被腐蚀,出现坑穴,纤维本身重量随之减少,使织物弯曲及剪切特性发生明显变化,从而获得真丝般柔软手感、柔和光泽、较好的悬垂性和保水性,且滑爽而富有弹性。因此,涤纶碱减量加工是仿真丝绸的关键工艺之一,而加工时如何有效地控制减量率,使织物表面呈均匀的减量状态是至关重要的。

由于涤纶碱处理后,纤维表面发生剥蚀,从而使纤维变细,重量减轻。碱处理使纤维重量减少的比率称为减量率,其公式如下:

理论减量率可通过涤纶与碱的反应方程求得,但与实际减量率有差异。

涤纶碱减量加工设备及工艺简介如下。

①间歇式碱减量加工:

a.精练槽:精练槽为长方形练桶,生产时一般以五只练桶为一组。

精练槽减量加工的优点是投资低,产量高,成本低,张力小,减量率易控制,强力损伤小,适宜于小批量多品种生产。但缺点是劳动强度大,各工艺参数随机性大,减量均匀性差,重现性差。精练槽减量的工艺流程为:

坯绸准备→精练→预定形→S码或圈码→钉襻→浸渍碱减量处理(95~98℃)→80℃热水洗→60℃热水洗→冷水洗→酸中和→水洗→脱水→烘干

碱减量时工艺配方:

NaOH 3~10g/L

促进剂 0.5~1.5g/L

b.常压溢流减量机:此设备是在常压下绳状运转,在织物定形后进行。其张力低,减量率易控制。残液由吸泵吸收至箱顶高位槽内储存,织物易清洗,残液可利用,产品风格优于溢流喷射染色机,但易出现直皱印。其操作类似于高温高压溢流染色机,所不同的是它不需高压。

由于是常压下进行,因而工艺条件和配方类似于练槽,浴比较练槽低。此类设备加工的关键是精确控制碱液浓度、工艺温度、时间及布速,以提高减量率的均匀性和重现性。

c.高温高压喷射溢流染色机:此类设备适用于绉类、乔其纱织物加工。该类设备张力低、温度高、碱反应完全、适应性广,可精练去绉后直接减量,强捻织物松弛效果明显。

高温高压喷射溢流染色机碱减量时,其碱用量视织物减量率而定。由于减量温度高,时间又较长,因而减量较为充分,所以其碱用量略大于理论用量。如果工艺配方、温度及时间配合合理,则实际碱用量与理论用量最多相差1%。涤纶仿真丝织物的减量率一般控制在15%~20%左右,所以实际生产的碱用量宜控制在7%~9%(按织物重量),上述碱用量是在加入促进剂情况下的用量,如不加促进剂,则碱用量需提高,但一般不宜超过30%。加促进剂情况下,碱用量应低于9%,至烧碱反应完,这样即使高温下时间再长,也不会发生过度减量而损坏纤维,而且此时不会涉及涤纶内部结晶区的水解。但是促进剂的加入,对产品质量弊大于利。所以,薄型织物在高温高压碱减量时一般不加促进剂,而中厚型织物,则往往需要加促进剂。

高温高压喷射溢流染色机碱减量,往往根据织物装载容量的多少和设备类型,选择浴比在1∶(10~20)。但对于低浴比高温高压染色机,则可采用更低浴比。如日本Onomdri公司的KSSPD—D6—2AL6型染色机,浴比可控制在1∶8.5,立信MK型浴比可控制在1∶(7~8),气流式染色机则更低,最低为1∶3。

这类设备加工的关键在于碱浓度的控制,否则减量率难以控制。

②连续式碱减量加工:连续式碱减量适合批量性连续化大生产,产量高,操作方便,减量均匀,但一次性投入碱量大,存在运转中碱浓度控制及涤纶水解物过滤去除困难等问题,且加工时织物张力大,因而不适合小批量、多品种生产,织物风格不及间歇式减量。

连续式减量设备是大型设备,目前主要有意大利的Debaca、日本小野森的M型、荷兰Brugman的Holland。这类设备都由浸轧、汽蒸、水洗单元组成,压力、汽蒸温度、碱浓度等技术参数均自动控制,十分稳定。最新的Debaca连续减量机已降低了张力,在加工薄型绉织物时也不产生伸长,可保持织物原风格,但产量较低。

连续式碱减量工艺流程为:

缝头进布→浸轧碱液→汽蒸→热水洗→皂洗→水洗→中和→水洗

一般连续碱减量碱浓度较高,为21.55%~30%,即0.27~0.4kg/L,蒸箱温度110~130℃,织物运行速度约18~20m/min。

连续减量也可采用轧—烘碱工艺。推荐工艺如下:浸轧烧碱液16%,渗透剂Leonil MC或TF—107 2g/L,轧液率40%~50%;辊筒烘燥温度为125~130℃,烘燥时间为30~60min,然后进入无张力平洗机热水、冷水冲洗,再用醋酸中和,水洗脱水,于150℃下拉幅机超慢烘干。

(5)增白。涤纶织物增白传统上采用DT增白剂。DT增白剂是具有苯并唑结构的杂环乙烯(撑)类增白剂,但其性能不太理想,而20世纪80年代后期推出的双(苯乙烯基)苯衍生物型荧光增白剂如CPS、Blankophor ER具有强度高、色光鲜艳洁白、耐高温、不易升华、不易泛黄、耐漂等特点,因而加工质量较理想。涤纶荧光增白剂增白一般采用两种工艺。

①热熔法:织物浸轧增白液并烘干,然后热熔或定形(180~200℃,30~60s)。DT增白剂用量较高,而CPS和ER用量较低,CPS的用量约为DT的1/10~1/12。CPS和ER在高温段白度改变较小,而DT在180℃以上随温度的提高白度降低;190℃热熔时,50s后,DT白度有较大幅度降低。

②高温高压法:织物置于高温高压染色机的增白液中,125~130℃处理20~30min。DT增白剂用量为1%~4%,CPS和ER的用量一般为DT的1/10~1/12。

2.新合纤前处理工艺 新合纤即新型的合成纤维,它是通过成纤聚合物的化学和物理改性,运用纺丝和后加工技术使纤维截面异形化、超细化;采用复合、混纤、多重变形及新型的表面处理等各种手段,使合成纤维具有天然纤维的各种特性,并赋予纤维超天然的功能、风格、感观等综合素质。从广义上讲,新合纤还包括用上述新型纤维进行织造、染色、整理等深加工后的具有高品质、高性能、高科技含量和高附加值的合纤新产品。新合纤在结构上有别于常规纤维,因此染整加工性能与常规纤维有明显的差别。

前处理加工是决定新合纤织物产品质量的关键。通常新合纤的前处理加工往往包括退浆、精练松弛、预定形、碱减量(或开纤)等几个过程。

(1)退浆、精练松弛加工工艺。新合纤上浆时采用矿物油、脂化油、蜡质类的复合油,因新合纤结构紧密、表面积大,故其上浆或上油率及黏附力大大增加,从而增加了退浆的难度。所以,退浆时以选择去油脂性、去蜡性、脱浆性强并具良好净洗效果的精练助剂为佳。新合纤退浆主要是去除油剂,所以退浆应以表面活性剂的作用为主,以碱剂为助剂。

根据新合纤上浆情况,首先需选择合适的退浆剂。碱剂是退浆剂中的主要成分,然后根据不同的浆料需调节不同的pH,添加不同的碱剂。退浆中除碱之外,常添加非离子表面活性剂作渗透和乳化剂,浊点不能太低。考虑到新合纤的特点,常选耐碱、耐高温的渗透性、乳化性和扩散性均好的阴离子和非离子表面活性剂的复配物。退浆温度通常在80~90℃。

精练方法视精练剂和工艺配方而定,精练质量的优劣主要取决于精练剂性能、用量及工艺配比。

工艺实例:

①Sunmorl WX—9精练配方:

Sunmorl WX—9(脂肪醇聚氧乙烯酯) 1g/L

NaOH 1g/L

溢流洗涤机工艺流程为:

120℃、20min精练→80℃、5min热水洗→水洗→烘干

②涤/锦新合纤连续式精练加工配方:

Sandodean PC(阴离子表面活性剂) 0.5~2mL/L

Sandozin NA(螯合剂) 0~0.5mL/L

Sirrix AK(净洗剂) 0.5~2mL/L

NaOH 2~3g/L

温度 90~98℃

(2)预定形加工工艺。为使新合纤织物有效收缩并获得良好的蓬松感,精练松弛的工艺条件要求较高。在精练松弛过程中还应使残脂率低于0.2%,并防止再沾污。新合纤收缩率随温度变化的敏感性远强于常规涤纶,因此,需把握好热处理时温度与纤维收缩率的关系。应从低温开始缓慢升温,使织物充分收缩,否则部分纤维收缩不匀,会产生折皱、光泽不匀及高温下定形而影响质量。对于新合纤强捻织物,应采取低温松弛处理。当然,不同要求的新合纤织物,应相应调整精练松弛工艺。新合纤精练松弛宜分阶段进行,可先在连续松弛机上进行预松弛,再经溢流染色机正式松弛。

良好的预定形,不但能改善织物的尺寸稳定性、消除折痕,而且有助于提高碱减量和染色均匀性。

超细纤维织物定形加工条件与常规仿真丝织物差异较大,一般控制在180~190℃,30~60s,经向超喂10%左右,但对改性涤纶则有明显差异。如阳离子可染涤纶定形控制在105~110℃,30~60s,超喂8%~10%;涤/锦复合超细纤维织物则控制在170~175℃,30s。预定形幅宽控制在小于成品幅宽1.5%。要注意定形条件应根据不同织物特点、组织规格、密度、捻度、原料种类,确定适宜的工艺条件。

(3)碱减量(或开纤)加工工艺。碱减量不仅能使纤维变细,而且还能改善织物的悬垂性、吸湿性和柔软性等,表现出新合纤的织物风格。但新合纤原料与传统产品不同,因而减量率要求也不同,如掌握不好,将造成减量率的差异,使强力下降,织物经向伸长。

涤/锦复合纤维织物采用剥离开纤,如开纤减量率为18%的参考配方为:

NaOH(98%) 3~5g/L

开纤促进剂CT 2~3g/L

浆斑去除防止剂ACR 0.5~2g/L

在100~110℃处理60min,然后在含Supersoap NF 2g/L的皂液中90℃处理20min。

超细纤维(复合纤维)的碱减量,实际上与传统涤纶仿真丝不一样,其主要是开纤,因而一般减量率控制在1%~2%即可,但其控制及生产困难。所以实际生产中,有的不采用碱减量方法,而采用开纤剂和经磨毛、砂洗来达到开纤目的,也可由碱减量补充开纤。若用碱减量法进行开纤,绝不能让碱减量增大。对涤/锦双组分复合纤维开纤,减量率不超过5%,但必须保证充分开纤,一般开纤率达80%即为充分开纤。减量率过高,会引起纤维损伤,降低纤维的强力;减量率过低,虽对纤维损伤小,但对涤/锦复合纤维的开纤就不充分。所以,通常在生产中,碱减量使纤维预开纤后,再经机械“揉搓”作用,使纤维进一步开纤。要注意的是,涤/锦复合纤维在前处理中不需要完全开纤,否则染色及后加工会引起纤维更大的损伤。

值得注意的是,新合纤碱水解速率快于常规涤纶,而且新合纤中各组分的水解速率又不同,因而必须注意新合纤中水解快的组分引起强力过分下降,同时,弯曲和剪切特征也将降低,影响织物的身骨和韧性。由此,新合纤减量控制要求远比常规涤纶严格,并且加工难度大。

在前处理加工中,应尽可能保持松式或无张力条件。

四、蛋白质纤维织物前处理

(一)羊毛的前处理

从羊身上剪下的羊毛称为原毛。原毛中除羊毛纤维外,还含有大量的杂质,羊毛纤维在原毛中的百分含量称为净毛率。由于原毛中含有杂质,所以不能直接用于毛纺生产。

原毛中含有杂质的种类、含量及其性质,随羊的品种、牧区情况及饲养条件的不同而存在差异,杂质含量一般为40%~50%,有的甚至高达80%。杂质的成分可分为天然杂质和附加杂质两类,天然杂质主要为羊身上的分泌物,如羊脂、羊汗及本身的排泄物,外来杂质主要为草屑、草籽及沙土等。

羊毛必须经过前处理才能进行纺织加工。羊毛前处理加工的任务,就是利用一系列物理机械和化学方法,除去原毛中的各种杂质,使其能够满足毛纺生产的要求。

原毛的前处理包括洗毛、炭化和漂白。洗毛的作用是除去羊毛纤维中的羊脂、羊汗及沙土等杂质;炭化的作用是除去原毛中的植物性杂质。通过这些作用,可使原毛呈现原有的洁白、松散、柔软及较高的弹性等优良品质,保证纺织加工能顺利进行,如果加工产品为浅色或漂白品种,则羊毛还需要进行漂白加工。

1.洗毛 洗毛的目的主要是为了除去原毛中的羊脂、羊汗及沙土等杂质。洗毛质量如果得不到保证,将直接影响梳毛、纺纱及织造工程的顺利进行。羊汗的主要成分为无机盐,能溶于水。羊脂是羊脂腺的分泌物,它黏附在羊毛的表面,起着保护羊毛的作用。羊脂不溶于水,要靠乳化剂或者有机溶剂才能洗除。洗毛方法有乳化法、羊汗法、溶剂法以及冷冻法等,其中以乳化法应用最为普遍。

(1)乳化法洗毛工艺:乳化法洗毛可分为如下几种工艺。

①皂—碱洗毛:皂—碱洗毛法即是用肥皂作洗涤剂、以纯碱作助洗剂的洗毛方法。洗毛时肥皂液润湿纤维表面并渗入纤维与羊脂之间,借助机械作用使羊脂及污物脱离纤维,转移到洗液中,形成稳定的乳化体,不再黏附在纤维上。纯碱的作用是维持洗液的pH,抑制肥皂水解,提高净洗效果。

皂—碱洗毛时,肥皂和纯碱的用量应根据羊脂及其他杂质的含量而定,制定洗毛工艺前需了解原毛中杂质的情况。肥皂和纯碱初加量应根据羊毛含脂的乳化性能来控制,国产毛皂液浓度一般选择在0.2%,超过这个浓度,不但乳化能力没有提高,过多的泡沫反而会影响羊毛的洗涤,并且会对羊毛有损伤。因此,碱液浓度应控制在0.2%以下。如果水质较硬,可适当增加碱用量。

皂—碱洗毛时,pH接近10最易乳化羊毛脂,此时温度应选在45~55℃,漂洗液pH应控制在9以下,以免烘干时羊毛受到损伤。

②合成洗涤剂—纯碱洗毛:此法又称轻碱洗毛。这种方法是以合成洗涤剂为净洗剂,以纯碱为助剂的一种洗毛方法。纯碱不但可提高合成洗涤剂的洗净效果,而且还可以帮助皂化油脂,所以采用此法比较普遍。羊毛对碱比较敏感,在制定工艺时,需要严格控制工艺参数。

③铵—碱洗毛:采用轻碱洗毛时,残留的碱在烘燥及储存时,易使羊毛因氧化加速而受到损伤。工艺上可采用铵—碱洗毛来克服这一点,就是在两个加料槽中,前一槽以纯碱为助剂,后一槽以硫酸铵代替纯碱作助洗剂。硫酸铵可与残留的碱中和,其用量应取决于第一加料槽的轧液率,通常情况下,硫酸铵与纯碱的用量比为1∶3。

④中性洗毛:中性洗毛就是以合成洗涤剂为净洗剂,以中性盐作助洗剂的洗毛方法。中性洗毛法的特点是对水质要求不高,对羊毛损伤小,洗净毛的白度、手感均较好,而且不易引起羊毛纤维的粘连,长期储存不泛黄。

中性洗毛洗涤剂的用量应根据洗涤剂的去油污能力而定,中性盐元明粉用量为0.1%~0.3%,其主要作用是降低洗涤剂的临界胶束浓度,使其在较低的浓度下,发挥良好的净洗作用。中性洗毛时,由于洗液近于中性,所以温度相对可以高一些,一般可控制在50~60℃。

⑤酸性洗毛:在日光辐射强度大,气候变化幅度大,土壤含盐、碱较多的高原地带,所产羊毛的羊脂含量低,土杂含量高(如新疆毛)。这类羊毛本身强度低,弹性较差,如用一般碱性洗毛法洗毛,易使净毛发黄粘连,颜色灰暗,洗涤过程中水质变硬,pH不易控制。所以在洗涤这类羊毛时,可选用合成洗涤剂烷基磺酸钠或烷基苯磺酸钠,在酸性溶液中洗毛,洗毛效果好,且不损伤羊毛。酸剂一般选用醋酸。

(2)洗毛设备:洗毛设备有耙式洗毛机、喷射式洗毛机等多种型式。目前应用较多的为耙式洗毛机,如图1-7所示。

图1-7 耙式洗毛机

1—耙架 2—耙齿 3—轧轴 4—洗毛槽

该机是由若干个洗毛槽组成,一般多采用3~5槽。若原毛中含脂量较低,就可采用3槽。第1槽为浸渍槽,以清水润湿羊毛并洗除部分杂质;第2、第3槽为洗涤槽,利用洗涤剂洗除羊毛杂质;第4、第5槽为漂洗槽,以清水洗除羊毛残留的洗涤剂。羊毛在槽中借钉耙的往复运动向前推移,按羊毛的前进方向在各槽中分别经纯碱、皂—碱及清水洗涤。

羊脂可回收利用,颇有经济价值。

2.炭化 羊在放牧的过程中,常常黏附一些草屑、草籽等植物性杂质,这些杂质有的与羊毛缠结在一起,经过选毛、开毛、洗毛工序,可以去掉一部分,但有的甚至经过梳毛也不能完全去掉。这些杂质的存在,不但影响纺纱加工,而且影响毛纱的质量,在染色中还易形成染色疵病,因此,必须经过炭化工序加以去除。

炭化就是利用羊毛纤维和植物性杂质对无机酸有不同的稳定性,使植物性杂质受到破坏,达到除草的目的。植物性杂质的主要成分是纤维素,在高温时纤维素遇酸脱水炭化,炭化后的杂质焦脆易碎,在机械的作用下可从羊毛纤维中分离去除。酸对羊毛纤维的损伤很小,但在高温及强酸的作用下,羊毛纤维也会受到一定程度的损伤,从而影响其手感、强力及弹性。炭化时酸的浓度并不高,羊毛纤维本身不致受到明显的损伤,但如果在生产中羊毛吸酸或含水不均匀,在烘干或者焙烘过程中,就会造成局部酸液浓度剧增,也会引起羊毛损伤。

根据羊毛纤维制品的形态,羊毛的炭化可分为散毛炭化、毛条炭化和匹炭化三种。

散毛炭化多用于粗纺产品,散毛炭化对羊毛的损伤较其他炭化方式大,且成本较高,但散毛炭化去杂效果好。炭化时可加入羊毛保护剂,以减少对羊毛的损伤。

毛条炭化相对来说具有较多的优点,由于较大的植物性杂质在梳毛过程中已被除去,所以剩余的只是细小杂质,很容易被炭化去除,对羊毛的损伤性较小。毛条炭化可在毛条复洗机上进行,占地面积小,比较经济。但毛条经过炭化加工后,其纺纱能力下降。

匹炭化多在洗呢机上进行,可节省设备投资。匹炭化一般用于含植物性杂质较少的原料,羊毛纤维是在未经处理的条件下进行纺织加工的,所以织物的机械性能较好。但匹炭化具有一定的局限性,如含杂较多的产品、混纺织物及需经过缩呢的粗纺织物不适用。呢端编号和边字为纤维素纤维,烘呢时还要涂上碱液加以保护,以免被酸烧掉。

无论采用哪种方式,其工艺过程均为:

浸水→浸轧酸液→脱酸→焙烘→轧炭→中和水洗→烘干

3.漂白 羊毛及其织物经充分洗练后,已较洁白,一般染色织物可直接染色,不必再经漂白。对于白度要求较高的白色织物才需要漂白。

羊毛具有天然的淡黄色,羊毛中的天然色素,可用双氧水氧化漂白,也可用还原剂漂白,还可以先氧化后还原漂白。某些白色或浅色产品还需要进行增白处理。

(1)氧化漂白:利用氧化剂的氧化作用,将羊毛的色素破坏,使其颜色消失。这种漂白方法的特点是白度持久,不易泛黄,但对羊毛容易造成损伤。因此必须严格控制工艺条件,防止过度氧化,造成手感粗硬,强力下降。氧化漂白不能使用次氯酸钠,它会使羊毛纤维变黄、脆损。常用的氧化漂白剂为双氧水。参考工艺配方如下:

H2O2(35%) 2.3kg

硅酸钠(相对密度1.4) 0.7kg

润湿剂 0.1kg

水 加至100L

(2)还原漂白:利用还原剂的还原作用将羊毛中的色素还原,从而使颜色消失。这种漂白方法的特点是对羊毛损伤小,但白度不稳定,长时间和空气接触,易受空气氧化而泛黄。毛纺工业常用的还原漂白剂为漂毛粉,它是由60%低亚硫酸钠和40%焦磷酸钠混合组成。

(3)先氧化后还原漂白:这种漂白方法又称双漂。双漂工艺同时具有氧化漂白和还原漂白的优点,光泽洁白,漂白效果持久,织物手感好,强度损失小。

(4)增白:毛纺产品经过氧化或还原漂白后,常常带有黄光,因此可在漂白过程中同时进行增白。增白后漂白织物更为洁白润目。毛织物常用的增白剂为荧光增白剂VBL、增白剂WG等。

(二)蚕丝织物的前处理

蚕丝是天然蛋白质纤维的一种,按蚕的品种分,蚕丝有桑蚕丝、柞蚕丝、蓖麻蚕丝和木薯蚕丝等。生丝及其织物(称为坯绸)中含有大量的丝胶杂质,其中大部分是纤维材料本身固有的丝胶(约20%~30%)及油蜡、灰分、色素等。另外还有在织绸时加上的浆料,为识别捻向施加的着色染料以及操作、运输过程中沾上的各种油污等。这些天然和人为杂质的存在,不仅有损于丝织物固有的优良品质,影响服用性能,而且使织物很难被染化料溶液润湿和渗透,妨碍染整加工。因而除特殊品种外,生丝及其织物都必须经过一定加工以除去杂质,为后加工提供合格的半制品或直接得到练白产品,这一加工过程称为精练。由于丝织物精练的目的主要是去除丝胶,随着丝胶的去除,附着在丝胶上的杂质也一并除去。因此,丝织物的精练又称脱胶。

1.脱胶的原理 蚕丝主要是由丝素和丝胶组成,它们都是蛋白质,基本组成单位都是α-氨基酸,具有亲水性和两性性质。但是,由于组成氨基酸的种类、含量不等,使丝胶和丝素分子构型和形态结构有着很大的差别。丝胶蛋白质中所含羟基氨基酸(丝氨酸、苏氨酸)、酸性氨基酸(天门冬氨酸、谷氨酸)及碱性氨基酸(赖氨酸、精氨酸)的数量远比丝素中多,这些氨基酸都带有极性较强的亲水性基团,使丝胶分子排列紊乱松散,呈球状粒子。而丝素蛋白质则明显的纤维化,分子链间相互接近,形成结晶性的整列区域。

丝胶和丝素在组成和结构上的差异,导致了两者在性质方面的不同:丝胶能在水中,尤其是在近沸点温度的水中膨化、溶解,丝素在水中不能溶解。当有适当的助剂如酸、碱、酶等存在的情况下,丝胶就更容易被分解,而丝素则显示出相当的稳定性。蚕丝及其织物的精练,实质上就是利用丝素和丝胶这种结构上的差异以及对化学药剂稳定性不同的特性,通过助剂的作用除去丝胶及其他杂质,以获得具有较好的光泽,手感柔软,白度纯正,渗透性好的产品。利用酸、碱、酶等进行处理,均能达到脱胶目的。

2.常用脱胶设备及方法 目前采用的桑蚕丝织物脱胶设备有精练槽、平幅连续精练机、星形架精练桶等。由于精练槽工艺成熟,仍为绝大多数厂家加工的主要设备。

(1)精练槽的结构和精练工艺:精练槽是用不锈钢板制成的长方形桶,槽口有较宽的沿口便于搁置挂杆,槽宽一般在120cm左右,槽深视织物的幅宽而定,长度根据所需容积和允许占地面积而定,一般约为220cm。

目前常用精练槽容量有3200L、4000L、4600L等几种。在精练槽底部布有直接加热蒸汽管和多孔不锈钢板,如图1-8所示。

图1-8 精练槽液流方向示意图

按照工艺操作要求,精练槽排列一般为7~9只直排,在精练槽上方还装有电动吊车,用以升降织物和移动织物到下一槽处理。精练槽结构简单,操作亦较方便,目前仍为各厂家所使用。

以精练槽为主要设备加工桑蚕丝织物的脱胶方法常见的有皂—碱法、合成洗涤剂—碱法及酶脱胶法。

①皂—碱法:皂—碱法以肥皂作为主精练剂,并添加适量纯碱、磷酸三钠、硅酸钠等碱剂作为助练剂。为了去除色素,提高织物白度,还可使用少量保险粉或过氧化氢等作为漂白剂。采用皂—碱法精练后的丝织物,手感良好且具有柔和的光泽。皂—碱法工艺流程为:

精练前准备→预处理→初练→复练→练后处理

预处理一般用0.5~1.5g/L的碱液,按1∶(40~50)的浴比浸渍坯绸,溶液温度80~85℃,浸渍时间45~60min。预先使丝胶溶胀,有助于均匀脱胶和缩短精练时间。

初练是精练的主要过程,需要较多精练剂和较长时间。初练溶液为:肥皂7~9g/L,硅酸钠1~2g/L,纯碱0.3~0.6g/L,保险粉0.3~0.4g/L,浴比1∶(40~50),温度98~100℃,时间80~100min。

复练的作用在于去除初练后仍残留在织物上的丝胶和其他污物。复练时所用的精练剂与初练基本相同,肥皂用量为初练用量的一半,助练剂的用量与初练相同。织物经复练后,变得洁白、柔软,并富有光泽。

练后处理包括水洗、脱水和烘干。

②合成洗涤剂—碱法:合成洗涤剂—碱法脱胶是以合成洗涤剂为主练剂,代替了皂—碱法中初、复练所用的肥皂。工艺流程、工艺条件和操作方法均与皂—碱法基本相同。

脱胶用表面活性剂,要求具有良好的润湿、渗透性能和较强的乳化、分散、去污能力,以提高脱胶效率,使绸面洁净,同时应耐碱和耐高温,以防在加工过程中表面活性剂受到破坏而失去效力。一般采用阴离子型和非离子型两类。常用于精练的洗涤剂有雷米邦A、洗涤剂209、净洗剂LS、分散剂WA、渗透剂JFC等。

③酶—合成洗涤剂法:酶是一类由生物体产生,并可脱离生物体而独立存在的具有特殊催化作用的蛋白质,又称生物催化剂。由于酶的催化作用具有高度专一性,对纤维上其他杂质的去除率很小。因此,常和肥皂或合成洗涤剂合用,以进一步提高精练效果。酶—合成洗涤剂法是目前常用的方法。

酶精练的工艺流程为:

前准备→预处理→酶脱胶→精练→练后处理

酶精练的预处理比皂—碱法的预处理更为重要。这是因为酶精练的温度远比皂—碱法精练的温度低,不利于丝胶的溶胀,所以必须预先使丝胶充分溶胀,才能在酶脱胶时使蛋白酶与丝胶均匀而迅速地作用。

预处理一般使用1~2g/L的纯碱溶液,在95~98℃温度下处理坯绸30min。预处理练液的pH由碱剂(硅酸钠、碳酸钠)来调节,要求渗入丝胶层中的碱剂量不能超出酶作用的最适pH范围。

酶脱胶是以蛋白酶的溶液进行脱胶。蛋白酶有碱性、中性、酸性三类,脱胶液应根据所选用蛋白酶的种类和性质,控制适当的用量和最佳的pH。

精练是为了去除酶精练时尚未脱除的丝胶及脂蜡、色素等其他吸附在织物上的杂质以达到彻底精练的目的。因此按照合成洗涤剂法精练的工艺条件处理即可,但精练剂的用量可适当减少,处理时间可适当缩短。酶—合成洗涤剂法可改善织物泛黄程度,手感柔软、渗透性好,但光泽较差。

(2)平幅连续精练:意大利MEZZERA公司生产的VBM—LT型长环悬挂式平幅连续精练机如图1-9所示。全机由进布装置、成环装置、VBM精练槽、LT型平洗槽、落布装置等组成。织物经进布架由吸边器扩幅并定位中心,然后导入预浸槽,织物在高温练液的作用下收缩,起到预缩的效果,再借超喂辊和进绸成环装置使织物平幅进入精练槽。精练后的织物经过中心定位装置,纠正织物可能在练槽中出现偏离中心的现象,然后通过二辊轧车去除织物上所带的练液,再由张力调节装置控制好织物的经向张力,直接进入水洗槽进行水洗,最后经出布装置平幅落绸或卷装落绸。

图1-9 VBM—LT型平幅连续精练机

1—进布装置 2—超喂装置 3—预浸槽 4—成环装置 5—VBM精练槽 6—出布装置 7—LT型吸鼓式平洗槽 8—小轧车 9—真空吸水 10—落布装置

平幅连续精练机可用于各类真丝织物的精练,练白成品比挂练成品脱胶均匀,没有灰伤、吊襻印等疵病。该机自动化程度较高,节省人力,降低劳动强度。但浴比过大,耗水、耗电、耗汽,精练成本较高。若操作不当,薄织物易飘浮,成环时会折叠或偏离中心,产生无法修复的皱印等。

(3)星形架精练桶:星形架精练桶主要由星形挂绸架和圆形练桶两部分组成。精练时,需人工将坯绸单层地挂在可以旋转的星形架的挂钩上,然后用吊车吊入圆形练桶中精练。星形架精练用精练剂主要是肥皂、纯碱、泡花碱、保险粉、表面活性剂等,用量与精练槽挂练相同。

星形架精练工艺流程为:

生坯退卷→缝头→手工挂绸→预处理→初练→热水洗→复练→热水洗→温水洗→冷水出桶→整体脱钩→轧水打卷

五、其他织物前处理

1.中长化纤织物的前处理 中长化纤织物以涤黏混纺织物为主,尚有涤腈混纺中长纤维织物及涤腈黏混纺中长纤维织物。中长化纤织物都属仿毛织物,厚织物要求手感丰满、蓬松、弹性好,有厚实的毛型风格。这些风格的优劣取决于染整加工的质量。

中长化纤织物不含天然杂质,练漂工艺较简单,只需烧毛、退浆及热定形即可。中长化纤织物前处理必须采取松式加工工艺,才能提高仿毛效果。

(1)烧毛。采用少火口、强火焰、快车速的烧毛工艺。烧毛工序的安排顺序可以根据工厂条件及品种要求而定,对于高温高压染色的品种,烧毛宜在染色后进行,以免影响染色的均匀度。

(2)退浆。退浆是在松式、湿热加工中进行,使织物可以在退浆的同时充分收缩,从而获得蓬松丰满的仿毛风格。中长化纤织物上浆料以PVA为主要浆料,可以采用碱退浆或氧化剂退浆。碱退浆后织物手感稍粗硬,在同样热熔条件下染色得色稍深。也可以用洗涤剂退浆,退浆后的织物手感柔软,弹性较好,拉幅容易。退浆水洗后在松式水洗机上再水洗,然后在松式烘干机上烘干。

(3)热定形。定形温度以190℃为宜。染前定形可以保证在染色过程中的尺寸稳定性,减少折皱,提高染色质量。

2.针织物的前处理 针织物具有柔软的手感,良好的透气性,富有伸缩性,穿着舒适。常用来制成汗衫、棉毛衫、运动衫、手套和袜子等。针织物都是由线圈组成的,因此结构疏松,外力作用下容易变形,不能经受较大的张力,故加工时必须使织物保持松弛状态,并采用低张力加工设备,同时应尽量缩短加工过程。

(1)棉针织物的前处理。棉针织物的主要产品有汗布、棉毛布等。针织用纱在织造前不上浆,故织物上不含浆料。在前处理过程中,一般不进行烧毛,也不需要退浆,通常只进行煮练、漂白和柔软处理。有的品种(如汗布)还需要进行碱缩,以增加织物的密度和弹性。棉针织物前处理工艺流程主要有以下几种形式:

漂白汗布工艺流程:

坯布→碱缩→煮练→次氯酸钠漂白→双氧水漂白→增白→柔软处理→脱水→烘干

染色(印花)汗布工艺流程:

坯布→碱缩→煮练→次氯酸钠漂白→染色(印花)→整理

染色(印花)棉毛布工艺流程:

坯布→煮练→次氯酸钠漂白→染色(印花)→整理

①碱缩:碱缩是棉针织物在松弛状态下,用浓碱溶液处理的工艺。碱缩的目的主要是为了增加织物的密度和弹性,并能提高织物的强度及改善光泽,降低织物的缩水率。完成碱缩过程要经过浸轧碱液、堆置收缩和洗涤去碱三个步骤。圆筒针织物碱缩机是由进布板及浸碱槽、轧车、洗碱槽、储布箱、落布装置等组成的联合机,如图1-10所示。

图1-10 针织物碱缩联合机

1—调缠盘 2—撑板 3—轧车 4—浸碱槽 5—浸碱堆布箱 6—堆置箱 7—洗碱槽 8—储布箱 9—落布装置

碱缩的工艺条件:烧碱140~200g/L,常温,时间10~20min。

碱缩的工艺流程:

缝头→扩幅→浸轧浓碱液→堆置(或在浓碱液中浸渍)→去碱→热水洗→冷水洗

针织汗布的碱缩有干布碱缩(干缩)和湿布碱缩(湿缩)两种方法。干缩是针织坯布先碱缩后煮练,湿缩是针织坯布先煮练后碱缩。前者工艺简单,但织物吸碱不均匀;后者吸碱均匀,弹性及光泽较好,但工艺流程较长,实际生产中多采用干布碱缩。

②煮练:针织物煮练的目的是去除坯布上的棉籽壳、纤维素共生物和织造时沾上的油污杂质。针织物煮练可采用煮布锅煮练和绳状汽蒸煮练等方法。无论采用哪种方法,均应比一般棉布煮练的条件缓和些,目的是使布上保留较多的蜡状物质,以免影响织物手感和造成缝纫破洞。

针织物连续汽蒸煮练的工艺流程如下:

经碱缩后的针织物→浸轧煮练液→汽蒸→60~70℃热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→中和→冷水洗

③漂白:针织物漂白可采用次氯酸钠、双氧水和亚氯酸钠作漂白剂。次氯酸钠漂白效果一般,且易损伤纤维,对环境有较大的影响,但其成本低,设备简单,因此,仍被广泛应用在棉针织物漂白上,目前已逐渐被双氧水所代替。双氧水漂白效果好,对纤维损伤小,具有一定去杂能力,它不仅适用于棉,而且也能使其他纤维获得良好的漂白效果,因此特别适用于棉和合纤混纺织物的漂白。亚氯酸钠不仅漂白效果好,而且对纤维损伤小,去杂能力强,对纤维适应性广,是一种理想的漂白剂。但其成本高,对设备腐蚀性强,漂白时放出有毒气体,对环境有较大影响,因此使用上受到很大限制。针织物漂白的工艺流程和条件与一般棉布相似。对白度要求高的产品,还需要进行复漂及荧光增白处理。

④柔软处理:为了使针织物在成衣时不致产生缝纫破洞,除在煮练时采取适当的措施外,还需进行柔软处理。针织物常使用的柔软剂多为自制的石蜡乳液,故柔软处理又称上蜡。为了使用方便,有时也采用柔软剂,如柔软剂101、柔软剂HC等。

(2)涤纶针织物前处理。涤纶针织物前处理的目的是去除纺丝时施加在纤维上的油剂、抗静电剂及织造时沾上的油污。凡是在染色前定形的织物,都要进行前处理,以免热定形时因油污杂质固着在纤维上而造成疵病。

涤纶针织物的前处理,可使用0.5%~1%(对织物重)的肥皂或合成洗涤剂溶液加入少量纯碱,于80~90℃处理30min左右,然后进行热水洗、冷水洗即可。

纯涤纶针织物不需要漂白,因涤纶本身已很洁白,即使是特白品种,也只要进行荧光增白即可达到白度要求。

六、纱线前处理

色织物与针织制品常用染色纱线织制。纱线染色前也必须除去纤维上的天然及人为杂质,因此,纱线染色前也经过前处理过程。由于纱线未经上浆,因此纱线前处理主要包括煮练、漂白、丝光三个工序。

1.纱线煮练 纱线煮练的目的、要求及煮练用剂都与织物煮练相同。

(1)纱线煮练设备:一般采用常压煮纱锅,链状绞纱堆置在煮纱锅内,常压煮练,依靠锅底部的倒喇叭管使练液受热煮沸后产生对流,由下向上从喇叭管口溢出,产生练液循环。

高压煮纱锅可分为立式与卧式两种。立式高压煮纱锅的结构与立式煮布锅类似,应用较广。依纱线容量有1t、2t、2.5t、3t几种规格。卧式高压煮纱锅的锅身呈横卧圆筒状,圆筒的一端设有可开启密闭的门,锅内可容两辆堆纱车,堆纱车由铁轨进出煮纱锅。其他装置如循环、加热装置及附件都与立式相同。卧式煮纱锅可在锅外装纱出纱,进出煮纱锅方便,但占地大,应用不广。

(2)煮练工艺:棉纱线煮练的主要用剂是烧碱,烧碱用量根据原纱含杂量、纱的结构以及煮练后的不同工序要求而定。如含各类杂质较多的纱、股线与粗支纱,常压煮纱锅中煮练的纱,煮练后需丝光漂白及冰染料和还原染料染色的纱,煮练时烧碱量应适当增加,对煮练纱的匀透、渗透性有利。

①煮练温度与时间:煮练温度以高温为好,可以缩短煮练时间。常压煮纱锅因温度低,煮练5~7h,煮后闷纱2h;高压煮练从达到147~196kPa压力后,保持该温度4h。涤棉混纺纱、维棉混纺纱只宜常压煮练,煮练时也可用纯碱。

②煮练浴比:高压煮纱锅浴比为1∶5,浴比过小,纱线会露出煮练液,使煮练不均匀,还易造成氧化脆损,因此用常压煮纱锅煮练时浴比要适当放宽,并保持液量。但浴比过大,易使棉纱浮动,导致纱绞紊乱。

煮练后的纱先在锅内用热水和冷水循环洗涤,出锅后再用冷流水充分洗净,然后堆放在纱池内,用湿布盖好,以防止局部风干。

煮练纱的质量也以毛效作为检查标准,一般要求毛效平均在10cm/30min以上。对于低温染色用的经纱,毛效应在13.5~15cm/30min以上。煮练洗净后的纱线pH应为7~8,断裂强度不低于原纱。煮练纱应洁白,无钙斑、生斑、碱斑、锈斑,无皱纱乱纱。

(3)纱线煮练实例:

①清水煮纱:元贡呢色纱采用硫化元(青)染色,劳动布用硫化蓝染纱,为减少色斑、红筋,两者都不经过碱煮,染色后色光好,但牢度稍差。清水煮纱不用任何化学药品,在100℃清水中浸放1.5~2h即可。

②碱液煮纱:纯棉纱用烧碱(100%)12~14g/L,于130℃煮练3~4h,然后排液冲洗,出锅的纱线pH应为7~8。65/35涤棉混纺纱用烧碱3~4g/L,100℃煮3h,排液冲水1h出锅。50/50维棉混纺纱用烧碱6~7g/L,于80℃煮练3~4h,排液冲洗。也可用纯碱煮练,煮练液除纯碱外,还加入工业皂粉及洗涤剂,80℃煮3~4h。

2.纱线漂白 棉纱线以氯漂为主。氯漂可用淋漂法、连续链条法、履带法等漂白。淋漂是将纱堆放在淋漂箱内,用泵将漂液抽出从纱上方淋下,反复循环,属间歇式生产。链条法是将绞纱套串成链条状,链条纱连续按顺序通过漂液池→水池→酸洗池→水池→中和脱氯池→水洗池→拆链→脱水→加白,此法产量很高。履带法也称甩漂法,将纱线分成半包一组,套在不锈钢制的三角棒上,棒的一端装有小齿轮,当小齿轮进入车身上的齿纹板时就产生前后转动,棉纱因而漂白均匀,不会造成链条纱的结扣黄斑。全车由履带板传动成水平线向前运行,设备包括漂池、透风池、水池、酸池、水池、中和脱氯池、水洗加白池等,各池均能自动循环加料,机械化程度较高。

纱线漂白与棉布氯漂工艺相类似。有效氯浓度:淋漂液为0.8~1.2g/L,连续漂白为1.5~2g/L。漂白液浴比:淋漂为1∶(6~8),连续漂白为1∶(35~40)。有些纱在漂洗后尚需经过皂煮,可获得洁白的外观、滑爽柔软的手感与光泽。

漂白纱线的质量应达到洁白、匀净、无污渍、无斑点、无残余氯,纱线表面pH为7~8,纱线断裂强度不低于漂白前的96%。

图1-11 双臂式绞纱丝光机结构示意图

1—理纱架 2—套纱辊筒 3—轧辊 4—水盘 5—碱盘 6—皮带轮 7—张力调节轮 8—电动机 9—铁架

3.纱线丝光 纱线丝光的目的及效果与棉布相同,丝光的工艺条件也基本相同。丝光均匀与否直接影响到染色的质量。

纱线丝光设备有双臂式绞纱丝光机和回转式绞纱丝光机,前者占地少,后者产量大。图1-11为双臂式绞纱丝光机。

自动双臂式绞纱丝光机丝光操作时,先将预先配制并冷却至一定温度的丝光液盛于碱盘中,将预先准备好的绞纱套于辊筒上,开动丝光机,辊筒即撑开至要求的距离,当碱盘升起时,纱线即浸于丝光液中,在辊筒上转动,转向交替更换。在此过程中,辊筒张力先略放松,以后恢复原来张力。轧辊则以要求的压力施压于辊筒上。经过顺转1min,倒转1min后,轧辊停止施压,同时碱盘即下降。当水盘移动到辊筒下方时,喷水管即开始喷洒温水,同时轧辊又恢复施压。经过一定时间的喷水冲洗后,喷水管停止喷水,轧辊停止施压,辊筒也停止转动,同时水盘移开,辊筒即相互靠近。将绞纱自辊筒上取下,进行酸洗。

回转式绞纱丝光机中心回转装置上设有8对套纱辊,套纱辊回转、辊间距离、转向交替、碱盘轧辊升降、喷水管启闭等都能自动控制,此机适用于较大规模的纱线丝光生产。

绞纱丝光多采用湿纱丝光,因为浸轧压力小,干纱丝光不易浸透。湿纱含湿量要求均匀,一般掌握在60%左右,脱水后的待丝光纱如贮放时间较久,丝光前应重新水洗、脱水。

酸洗可以在喷射式绞纱洗纱机上进行,如图1-12所示。

图1-12 喷射式绞纱洗纱机

1—盛液槽 2—空心管 3—回转装置 4—液泵 5—棉纱 6—淋水管

七、新型前处理工艺

常规的前处理需要经过退浆、煮练、漂白和丝光等工序,工序长,耗水、耗能多,加工时间长,污水含杂量高。所以在前处理过程中采用高效短流程工艺,可缩短处理时间,并能减少助剂和水的用量;低温、低碱前处理既可节能,又可减少废水的含碱量,利于废水的处理。目前生物酶在染整加工前处理工艺中已开始展现广阔而诱人的应用前景,其主要用于天然纤维织物的前处理。为了解决前处理过程的水污染问题,无水或非水前处理工艺一直受到人们的关注,近年来,采用等离子技术或其他离子溅射技术、激光技术、超声波技术和紫外线辐射技术去除织物表面的杂质有了很大进展。

1.高效短流程前处理 高效短流程前处理工艺,按工序合并方式的不同,可分为一步法和两步法。

(1)二步法。

①织物先经退浆,再经碱氧一浴煮漂的二步工艺:由于碱氧一浴中碱浓度较高,易使双氧水分解,故需选择优异的双氧水稳定剂。此工艺的关键是退浆及随后的洗涤必须彻底,要最大限度地除去浆料和部分杂质,以减轻碱氧一浴煮漂工序的压力,并使双氧水稳定地分解。如按采用设备的不同,又可分为液下履带箱、履带式汽蒸箱两种类型。织物先经退浆,水洗后浸轧碱氧液,随即进入液下履带箱或履带汽蒸箱汽蒸。此工艺适用于含浆较重的纯棉厚重紧密织物。工艺流程如下:

烧毛→浸轧退浆液(烧碱)→042退浆机(95~100℃汽蒸60min)→充分水洗(90℃以上)→浸轧碱氧液→L汽蒸箱(100~102℃汽蒸45~60min)→高效水洗→烘干

②织物先经退浆、煮练一浴处理,再经常规双氧水漂白的二步工艺:此工艺中漂白为常规传统工艺,因而对双氧水稳定剂要求不高,一般稳定剂都可以使用。此工艺碱浓度较低,双氧水分解速度相对较慢,对纤维损伤较小,工艺安全系数较高,但退浆、煮练合一后,浆料在强碱浴中不易洗净,会影响退浆和煮练效果,为此退煮后必须充分水洗。根据采用的设备不同,可有多种不同的组合。

织物先经退煮合一,再经常规漂白的工艺对浆料不重的纯棉薄织物及涤棉混纺织物较为适用。如平幅轧卷汽蒸工艺的流程为:

烧毛→浸轧碱液或碱氧液→平幅轧卷汽蒸(退煮一浴处理)→充分水洗(90℃以上)→浸轧双氧水漂液(pH为10.5~10.8)→L汽蒸箱(常规漂白,100℃汽蒸60min)→高效水洗→烘干

(2)一步法。

①汽蒸一步法:退煮漂一浴汽蒸工艺需注意以下两个问题:第一,在高浓度碱和高温情况下很易引起双氧水的快速分解,因此,需加入性能优异的耐碱稳定剂;第二,高浓度碱和高温作用会加重织物损伤,在温度不能降低的情况下(汽蒸)只能减少碱的用量,而降低烧碱用量,又必然会降低退煮效果,尤其对上浆率高的和含杂量大的纯棉厚重织物有一定难度。因此,此工艺较适用于涤棉混纺轻薄织物。

汽蒸一步法可在R汽蒸箱或L履带蒸箱上进行,也可采用高温高压溢流染色机或高温高压巨型卷染机。如果对设备进行适当改造,增加坯布的润湿渗透,提高织物的水洗效果,则也可用于纯棉织物的汽蒸一步法工艺。但在R汽蒸箱上进行一步法工艺不如L履带蒸箱效果好。这是由于箱体中直接蒸汽管喷出的高温蒸汽使双氧水较快分解;冷凝水的不断增加,使双氧水及其他助剂(稳定剂)被稀释,导致箱体中漂液很不稳定。高温高压溢流染色机一步法工艺流程为:

烧毛→高温高压溢流染色机(130℃处理5min)→高效水洗→开轧烘干

②冷堆一步法:冷堆法就是在室温条件下的碱氧一浴法工艺。由于温度低,双氧水的反应速率很慢,因此需要高浓度的化学品和长时间的堆置,才能使反应充分,达到加工所要求的去杂程度。和汽蒸法一样,冷堆法同样也需要工作液的充分浸渍和渗透。由于冷堆工艺作用温和,因而对纤维的损伤相对较小,此工艺可广泛适用于各种棉织物。

冷堆工艺中碱和双氧水的用量要比汽蒸工艺高出50%~100%,水洗也是冷堆工艺取得好效果的关键,其作用要比汽蒸法还重要。堆置后如加强碱处理,则效果更为明显,毛效明显上升。这是由于浆料、果胶质经氧化裂解后,在碱溶液中溶解度显著提高,且热碱又可促进杂质的碱水解及皂化反应的进一步进行,高温易使棉蜡热熔成液体,在机械作用下,易分散进入表面活性剂的胶束内,这个作用同样需要碱、表面活性剂以及反应时间,如果冷堆后立即用大量热水冲洗,将使降解反应和皂化反应不充分,从而不利于浆料、果胶质及棉蜡的去除。

采用高速高效练漂机热碱处理的工艺流程如下:

烧毛→干落布→浸渍工作液(高效给液,轧液率95%)→大卷装转动(转速4~6r/min,堆置16~24h)→热碱处理→短蒸2~4min(102℃)→强力冲洗→高效水洗→烘干

2.少碱(或无碱)前处理

(1)少碱(或无碱)冷轧堆前处理工艺。该工艺对纯棉、涤/棉和棉/黏织物前处理,都可满足半制品质量要求,以29.2tex×36.4tex棉纱卡为例,其工艺流程为:

浸轧工作液,打卷(室温,二浸二轧,轧液率80%~90%)→堆置→95℃热水洗→碱洗(烧碱10g/L,净洗剂5g/L,95℃)→热水洗→冷水洗→烘干

工艺配方:

NaOH 2.0g/L

H2O2(100%) 20g/L

精练剂 10g/L

稳定剂 3~4g/L

促进剂 4~5g/L

(2)少碱(或无碱)短蒸热浴前处理工艺。该工艺适合纯棉、涤/棉、涤/黏等织物,更适合黏胶纤维及其混纺织物的前处理。以29.2tex/36.4tex棉纱卡为例,其工艺流程为:

二浸二轧工作液(室温,轧液率90%~95%)→饱和蒸汽汽蒸(90~95℃,10min)→50%浓度的工作液处理(50~80℃,10min)→热水洗→碱洗→热水洗→水洗→烘干

工艺配方:

NaOH 6g/L

H2O2(100%) 10~20g/L

精练剂 8~10g/L

稳定剂 4~5g/L

酰胺类氧漂活化剂 8~10g/L

(3)少碱(或无碱)汽蒸前处理工艺。该工艺对纯棉府绸、纯棉纱卡、涤/棉线卡、棉/黏纱卡进行前处理,都可满足半制品质量要求。此工艺很适合现有的退煮漂设备。如涤/棉线卡的工艺流程为:

R型一单元室温浸轧工作液→汽蒸堆置(90℃以上,60min)→热水洗2~3格→水洗→R汽蒸箱两单元常规氧漂(或一单元50%的工作液)→汽蒸(100℃,40min)→热水洗→烘干

工艺配方:

NaOH 2g/L

H2O2(100%) 8~10g/L

精练剂 10g/L

稳定剂 4g/L

酰胺类氧漂活化剂 5g/L

3.生物酶前处理 目前生物酶在染整加工前处理工艺中已经展现出广阔而诱人的应用前景,其主要用于天然纤维织物的前处理,用生物酶去除纤维或织物上的杂质,为后续染整加工创造条件。生物酶退浆、精练等生物酶前处理技术,不但可避免使用碱剂,而且生物酶作为一种生物催化剂,无毒无害,用量少,处理的条件较温和,生产中产生的废水可生物降解,减少污染,节约能量。

(1)生物酶退浆。对纯棉、纯麻、麻棉混纺、涤棉麻混纺等织物采用生物酶退浆,已获得成熟的经验,取得了良好的效果。酶退浆是利用淀粉酶(α-淀粉酶、β-淀粉酶)将淀粉分解为水溶性的1,4-糖苷,从而退除织物上的淀粉浆料或以淀粉为主的混合浆料。低温型α-淀粉酶,最适用于堆置的不连续工艺,一般要求水温50~70℃,pH在6~7。高温退浆的生物酶是经过基因改性的耐热型α-淀粉酶,使用温度可达到90~115℃,可在汽蒸条件下于1~3min内快速退除淀粉浆料,适用于连续式工艺,大大提高退浆效率,而且可以同时去除混合浆料中的PVA等化学物质(PVA也可用PVA分解酶退浆)。生物酶具有专一性,淀粉酶只对淀粉有分解作用,对纤维无损伤;处理后织物手感比用氢氧化钠处理的有显著改善;能简化工艺流程,减少污水排放,酶液在排放后对环境无影响,能满足环保的要求。

生物酶退浆应用广泛,可用于色织布、棉布、灯芯绒、帆布、麻布、人造棉、富春纺等的退浆,也可用于牛仔服、休闲装、棉/麻衬衣、毛巾、针织纯棉内衣及上浆印花后的去浆等的处理上。

生物酶退浆的优点为:退浆率可达90%以上,退浆后织物柔软度高,手感好;退浆时间短,工效高;毛细管效应增加40%以上,染色渗透性、匀染性明显提高;酸碱性适中,不损坏织物;黏性物质易清洗,对环境无污染。

卷染机、绳状染色机酶退浆工艺流程为:

预处理(渗透剂1g/L,70~80℃,10min)→生物退浆处理(60~70℃,20~30min)→热水洗(85℃)→冷水洗净

工艺配方:

退浆水TO1 0.3%~1%

渗透剂  0.1~0.5g/L

食盐 5g/L

pH 6~7

浴比 1∶(10~20)

高效快速生物退浆水TK适用于棉、麻、各类混纺、化纤等织物退浆处理。几分钟内就能完成退浆,退浆速度快,退浆率在90%以上,pH在5~8之间,缩短了流程,可节约成本30%。涤棉混纺织物在LMH 061练漂机上进行TK轧蒸退浆工艺流程如下:

进布→轧热水(70~80℃)→浸轧高效快速生物退浆水(60~70℃)→汽蒸(95~105℃)→水洗

工艺配方:

退浆水TK  1.3g/L

渗透剂  1.3g/L

NaCl  0.1g/L

pH 6~7

(2)生物酶精练。生物酶精练主要用在棉、麻和棉麻混纺织物上,精练的目的主要是去除纤维中的天然杂质,为染色、印花和整理加工创造条件。

棉、麻类织物精练加工主要是用果胶酶、脂肪酶和纤维素酶等。果胶酶是由胶裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶酸盐裂解酶和果胶酯酶组成。果胶物质是高度酯化的聚半乳糖醛酸酯,果胶酶作用于纤维中果胶物质时,使聚半乳糖醛酸酯水解,脂肪酶将脂肪水解成甘油和脂肪酸。

在果胶酶精练液中加入适量的非离子表面活性剂有利于酶生物活性的发挥,可提高生物精练效果;将相容性和协同效应好的生物酶混合使用,如果胶酶、脂肪酶和纤维素酶同时使用,精练后的织物吸水性增强,手感更好。用纤维素酶与果胶酶处理棉或麻纤维,利用它们的协调效应,即果胶酶使棉、麻纤维中的果胶分解,纤维素酶使初生胞壁中的纤维素大分子分解,将纤维表面杂质及部分初生胞壁去除,达到精练的目的。

纤维素酶的用量要严格控制,只要加入纤维素酶,织物强力都要受到不同程度的损伤。据资料报道,加入纤维素酶,棉织物强力下降13%~18%、麻织物强力下降14%~17%、纯棉针织物强力下降18%~20%、纯棉毛巾织物强力下降20%以上。

碱性细菌果胶酶与阿糖胶酶结合用于棉织物精练,适用温度在55℃左右。在碱性(pH为9.5左右)条件下进行生物精练加工,具有不损伤或很少损伤纤维、节水和节能的优点。

总之,应用生物酶精练与碱精练相比,织物的吸水性、染色深度、染色均匀性都相似,但可减少精练污水的毒性和污水量。对棉织物精练,在吸水性基本相同的情况下,生物酶精练废水的CODCr值为760mg/L,一浴法碱精练废水的CODCr值为1800mg/L,是生物酶精练的2倍多。

(3)生物酶漂白。目前常用的无氯漂白剂为双氧水,这是一种环境友好型的漂白剂。织物在经过双氧水漂白后,通常需要用大苏打等还原剂去除残留在织物上的过氧化氢,避免后续染色出现染斑和染花。将过氧化氢酶用于棉、麻织物的漂白,不仅可以去除织物上残留的过氧化氢,还可直接染色,与传统的还原剂法相比,效率高,能增强织物的染色深度,节约用水,可省去2~4次水洗,节省时间至少0.5h左右。酶对环境和人体无害,既能节能,又无环境污染,是纺织品清洁生产的重要工艺之一。

过氧化氢酶每分钟可以分解五百万个双氧水分子,并且分解温度低,有利于节省能源。用过氧化氢酶去除过氧化氢,要掌握好处理浴的温度、pH、酶用量和处理时间。过氧化氢酶去除残留过氧化氢的最佳工艺条件为:温度20℃,pH为6~8,用酶量4mL,时间15min。

现在开发的混合性酶,已在棉、麻、针织等印染企业前处理中采用。例如,用淀粉酶(或聚乙烯醇分解酶)、果胶酶、纤维素酶和过氧化氢酶组合的退浆、煮练和漂白一浴一步法工艺,更缩短了前处理流程,简化了工艺,节水、节能,减少了对环境的污染。

(4)生物酶丝光与水洗。生物酶丝光是用纤维素酶对棉织物在无张力状态下进行处理的一种技术,与传统的碱丝光相比,其设备投资、能源消耗、生产成本大大下降,而且不用其他丝光助剂,没有环境污染。织物经过生物酶丝光处理后,表面竖起的纤维尖、绒毛都完全被去除,光洁度大大改善,可由处理前的5级提高到1级。生物酶丝光在溢流或气流染色机上即可进行,无需另置丝光设备,不用渗透剂及浓碱,减轻了环境污染。在酶的使用中只要掌握好pH及使用量,织物的强力损伤可控制在最低限度,处理后的织物可获得永久性的柔软度。

生物酶水洗是指使用各种纤维素酶替代浮石进行牛仔布的水洗加工。这类纤维素酶有酸性纤维素酶、基因改性纤维素酶、冷水酶和中性酶等。生物酶水洗的牛仔织物和服装,不会产生返沾污,不会磨损设备;使用中性酶可有效防止染料返沾污,不需使用防沾污的化学品,减轻了环境污染;经生物酶水洗的服装面料均匀,仿旧感强;生物酶及其分解产物对环境无影响。

图1-13 电化学煮漂一浴装置示意图

1—开关 2—电流表 3—电极(-) 4—电极(+) 5—染浴

4.电化学煮漂一浴法 采用电化学对纯棉织物进行煮漂一浴加工,能在低温、短时间内让织物的白度高于常规加工的程度,为提供短流程的前处理加工开拓了新的前景。

电化学煮漂工艺的前提是在常规煮漂一浴的基础上,应用电化学技术对织物进行前处理。其流程为:

浸渍碱氧一浴工作液→水洗→烘干

电化学煮漂一浴装置如图1-13所示。

在电化学煮漂一浴中影响织物白度的因素依次为温度、电压、氢氧化钠的用量、过氧化氢的用量及时间等。

由此,电化学煮漂的最佳工艺条件为:

温度 80℃

电压 1.2V

时间 80min

NaOH 0.3g/L

H2O2 3g/L

采用电化学进行煮漂一浴加工,能将纯棉织物的吸湿渗透性提高23.5%左右,染料的上染率比常规处理提高5.5%左右,能量节约13.9%左右,化学品用量比常规处理也有所降低。这种工艺流程短,温度低,时间短,能提高半制品质量,有利于后续染整加工,可节能、节水,降低环境污染。

5.利用低温等离子体的灰化作用进行干法退浆 前处理过程中使用大量的水作为加工介质,这是纺织品前处理产生大量污水的最根本原因。为了解决前处理工艺水污染问题,无水或少水前处理工艺一直引起人们的关注。

利用低温等离子体的灰化作用,可以进行干法退浆处理,不产生废水和环境污染。若采用氧或空气(因其含有一定的氧)等离子体对PVA上浆的涤纶织物进行干法退浆,可退除95%的PVA,最后的产物为H2O和CO2,对环境基本无害。欧洲发达国家曾推荐采用非水介质的有机溶剂煮练,主要着眼于全氯乙烯的比热容和蒸发热都小,不仅耗能少,而且可以回收利用,属于一种封闭循环、无排放的先进工艺。

少水前处理是指一些含杂质少的纺织品采用小浴比或泡沫浴,在用水极少的条件下进行处理的工艺。

6.清洁前处理技术

(1)超声波前处理。近年来,采用等离子体技术或其他离子溅射技术、激光技术、超声波技术和紫外线辐射等去除织物表面的杂质有了很大的进展。有关超声波在纺织品退浆、煮练、漂白、净洗等加工中的应用均有不少报道。由于每种应用要求不同,去除杂质的成分和性质不同,所以应用效果各不相同。超声波前处理实质是加速退浆、煮练、漂白、净洗等加工,缩短了加工时间,达到节约能源和水量,减少了废水排放,减轻了污水处理负担;同时,减少了电解质和化学助剂的添加量,减轻了废水因此类物质污染的程度,有利于环境保护。

①退浆。在纺织品上浆时,可采用超声波制浆和上浆。同理,在退浆时,应用超声波也可以加速织物上浆膜的膨化和脱离,因此,可以提高退浆效率,这对于一些难膨化的浆膜,例如对淀粉浆膜特别有意义,可带来节水和节能效果。

②煮练和漂白。应用超声波来加速羊毛的精练,其纤维损伤比常规方法要少。因为应用超声波后,精练液的碱性可以更弱。也有使用20kHz的超声波对棉织物进行过氧化氢漂白,发现可以加快漂白速度,节省漂白时间。而织物的白度反而比常规漂白法好。对亚麻纤维加工应用超声波后,白度也比常规方法的好。

(2)低温前处理。传统前处理工艺需在高温和强碱条件下进行,处理中不仅产生大量废水,而且能耗大,还会对含氨纶等新型纤维的面料以及新型混纺面料造成损伤,影响面料品质。近年来,随着节能减排和环保要求的提高,低温前处理技术得到了较大的发展。

低温前处理是指在常规前处理工艺中采用特殊的低温前处理助剂,在降低工艺温度,提高纺织品加工质量,节能、节水、减排等方面有显著特点的工艺。低温前处理助剂主要有低温练漂剂、双氧水低温漂白用活化剂、一浴低温精练和染色用精练剂、低温去油剂等。如上海祺瑞纺织化工有限公司开发的QR系列低温练漂剂,以不同比例进行棉煮练和双氧水漂白同浴练漂时,可使练漂温度降低到80℃以下。

低温前处理技术的推广和应用,可解决当前印染工业节能减排工作中的瓶颈,实现纺织品的低碳印染加工,显著提升企业的国际市场竞争力。双氧水低温催化剂、耐双氧水碱性果胶酶、角质酶和棉织物低温漂白技术都已产业化。

现以全棉针织物18tex(32s)罗纹汗布低温漂白前处理增白一浴工艺为例加以说明。该工艺与传统工艺相比,产品质量相当,而能耗可以降低30%左右,加工时间节省20%~30%,是符合当前染整行业低碳染整和节能减排思路的工艺。

①工艺流程和主要工艺条件:

毛坯布入缸(10min)加料(5min)升温至55℃(15min)加料运转(55℃,15min)升温至70℃氧漂(10min)保温(50min)降温排水(5min)进水水洗(15min)排水(5min)柔软(10min)

②工艺配方:

低温预处理剂C335 1.5g/L

低温漂白活化剂G 1.5g/L

氢氧化钠 2g/L

双氧水(35%) 7g/L

增白剂4BK 0.8g/L

(3)臭氧前处理技术。传统的纺织品前处理漂白工艺常使用高锰酸钾、次氯酸钠、双氧水等强氧化性化学品,其工艺复杂,耗水、耗电量大,且产生的废气、废水量较多,给生态环境带来巨大的压力。目前,利用臭氧代替传统的氧漂、氯漂工艺对纺织品进行漂洗加工,具有常温下漂洗、漂洗速度快、节能减排、工艺重现性高等特点,是前处理漂洗技术应用和发展的趋势。

臭氧是一种淡蓝色、有特殊腥味的气体,化学式为O3,密度比空气大,具有良好的弥散性。臭氧广泛存在于自然界中,主要存在于距地球表面20km的同温层下部的臭氧层中,它吸收对人体有害的短波紫外线,防止其到达地球,因此,臭氧是地球生命的保护伞。

臭氧可溶于水,在常温、常态和常压下,臭氧在水中的溶解度比氧高约13倍。臭氧氧化反应的生成物是氧气,不会产生其他副产物,因此,臭氧是高效的无二次污染的氧化剂。利用臭氧的强氧化性和无二次污染的特点,工业上臭氧主要用于灭菌、消毒、除臭、纸浆漂白、工业废水处理等。臭氧的强氧化性质,可破坏染料的发色和助色基团,从而达到脱色漂白的效果。目前,纺织印染行业针对臭氧的应用主要有织物改性、印染废水处理和成衣漂洗等,在前处理的应用中越来越受到重视。

①臭氧气相漂白技术。其工艺过程是将经煮练潮湿的待漂物放在一密闭容器中,微压臭氧通过管道进入密闭容器中进行漂白,然后再经空气吹气吹洗,臭氧尾气经过电加热被分解为氧气后排入大气(或回收处理再利用)。该技术采用封闭系统完成作业,不用蒸汽,不产生有害废水,不造成污染,漂白效果好,节约能源,易于管理和控制。

臭氧气相漂白技术可对纱线或坯布进行处理,其漂白的工艺条件为:

臭氧浓度 0.5%~1%(质量分数),即1~12g/m3

漂白时间 10~30min

温度 室温

臭氧和冲洗空气压力 20.625~40.53kPa(0.2~0.4atm,表压)

尾气分解温度 300℃

吹洗时间 5min

②臭氧的褪色技术。臭氧对染料的氧化分解速度较快,但对各种结构类型的染料的褪色机理和褪色速率都有所不同。对酸性、直接、活性、还原等染料的氧化降解半衰期一般在40~90s之间。其中,对碱性染料脱色90%需反应5min,而对直接染料则需5~10min。相比之下,偶氮染料更容易被氧化。过去,纺织品的褪色多使用高锰酸钾、次氯酸钠、保险粉等作为助剂进行洗涤加工处理,导致废水中含有大量的难降解化学制剂,污染环境。采用臭氧与水形成一定浓度的气水混合物,再与纺织品接触后,会产生较好的褪色与均色效果,而且可取代原有复杂落后的生产工艺,减少了污染,节约能源和提高工作效率。目前,利用臭氧的强氧化作用对纺织品进行褪色、剥色处理的工艺已开始在成衣染整行业中流行,包括在纺织品前处理中的漂白、染色工序中的后处理以及牛仔成衣加工中的褪色处理等工序中进行的推广应用。

四川省高校生态纺织品染整重点实验室的研究人员根据臭氧对染料的分解与褪色效果和超声波技术对染料溶解与扩散的促进作用,将两者结合开发出“一种臭氧—超声波协同的纺织品练漂和染色方法及装置”的专利技术,该装置利用臭氧—超声波协同效应,可对织物进行退浆、煮练、漂白一浴法加工,可用于染色纺织物的回修漂白工序,还可利用超声波系统进行辅助染色、水洗等,既提高了染色效率,又可降低染色残液的色度,减轻印染废水的处理负担。

综上所述,臭氧是氧的同素异形体,具有很强的氧化作用,可以在短时间内使细菌、病毒迅速地被消灭,但是高浓度的臭氧容易刺激人的呼吸道,造成咽喉肿痛、胸闷咳嗽、引发支气管炎和肺气肿等病症。因此,在使用臭氧时必须在密闭条件下进行。臭氧在室温下可自然衰变为氧气,衰变期为15~25min,臭氧在水中可迅速转化为“生态氧”,因此,在生产过程中,可利用自来水对设备内残存的臭氧进行稀释,当其臭氧浓度小于0.1mg/m3时才可开启加工设备的舱门(注:标准检测臭氧浓度应为距出风口5cm处且浓度小于0.1mg/m3)。