染整前处理工序技术发展

染整前处理工序技术发展

纺织厂的预处理过程是染色生产过程的基本过程。它在稳定和提高随后工艺（染色、印刷等）的质量方面发挥着重要作用。由于前处理工序的能耗在总能耗中占有较大比例,同时该工序产生的污水对环境污染影响很大,发达国家相继研究开发了高效低耗的短流程前处理清洁生产新工艺。随着生物工程、精细化工和电子技术的迅速发展,各种高效环保的前处理助剂、精密自动测控仪器和清洁生产新工艺的开发,给前处理工序提供了合理流程、合并工序、节约能源、减少污染和清洁生产的可能性。1雕塑工艺的现状和发展1.1前处理工艺技术路线自20世纪70年代后期以来,各国染整行业在前处理的缩短流程、节约能源和减少污染等方面进行了大量研究,使短流程新工艺配套助剂和设备得到了迅速发展。我国染整前处理工艺技术发展,经历了以下几个阶段:20世纪60年代后期,由于历史原因,有些地区前处理采用了不烧毛、不煮练、不丝光的工艺。20世纪70年代,又恢复了采用标准传统的退煮漂三步工艺。即绳状生产线为:烧毛→绳状进堆布池碱退浆→绳状煮练、漂白(氯漂)联合机→布铗丝光或煮布锅煮练→绳状氯漂→布铗丝光;平幅生产线为:烧毛→042退浆机→113煮练(打卷间歇式)→平幅氯漂联合机→布铗丝光,后改为042退浆机→062履带蒸箱煮练→063履带氧漂机。80年代初,前处理工艺采用(1)绳状生产工艺,基本同70年代。(2)平幅生产工艺,除了采用70年代的平幅生产线,有的也有采用烧毛→042退浆→轧卷式汽蒸煮练→轧卷式汽蒸氯漂或氧漂。80年代后期,前处理工艺路线有了新的发展,采用平幅退煮漂联合机:烧毛→轧酶打卷堆置退浆→水洗→R箱汽蒸轧碱煮练或履带箱汽蒸碱煮练→063履带箱汽蒸氧漂→布铗丝光。进入90年代,对短流程前处理进行研究试验,并成功用于纯棉厚重织物加工。其工艺流程为:烧毛后轧碱氧液卷堆(16h,如淀粉浆则轧酶卷堆4h)→高效水洗(加碱渗透剂、净洗剂)→碱氧一浴进行煮漂→高效水洗→布铗丝光(该工艺经原纺织部技术司通过鉴定向全国推广)。也有少数单位采用卷染机或大卷装设备进行退浆、煮练二浴或退煮漂一浴;也有在溢流机上进行绳状退煮漂一浴处理(细薄平纹织物)。90年代开始,中国纺织工程学会染整专业委员会先后举办了六次前处理学术讨论会,对短流程前处理新工艺进行重点推广应用,并组织有关专家针对短流程工艺,特别是冷轧堆工艺中存在的关键问题,在有关企业进行研究试验,获得成功。在短流程前处理冷轧堆工艺的理论上也有了新的发展,提出了“短流程前处理冷轧堆在轧卷堆后必须加强高温热碱处理,才能保证冷轧堆工艺产品质量”的观点,并将短流程前处理冷轧堆工艺划分为:冷轧堆→热碱处理→高效水洗三个相互紧密衔接的阶段。上述三个阶段中,冷轧堆主要完成对杂质的溶胀及氧化反应(包括漂白);热碱处理工序主要完成对氧化产物的化学降解,加速碱水解、皂化反应及棉蜡的乳化、分散增溶的物理化学反应;高效水洗工序通过物理机械作用,将已降解、皂化、乳化、碱水解的杂质用高效水洗洗净。这三个阶段互相渗透、互相交叉成为一个整体。棉织物及其混纺织物也可在履带汽蒸箱上进行退煮漂一浴汽蒸法工艺。自此以后,各地不仅普遍重视了退浆工序,同时也强化了热碱处理和高效水洗。因而,过去被认为最难处理的纯棉厚重紧密织物,采用短流程前处理冷轧堆新工艺后都取得了成功,为进一步推广应用短流程前处理新工艺,优化工艺条件打下基础,保证了产品质量。近几年来,短流程前处理新工艺已广泛应用于各种织物上,特别是在染整加工时极易引起卷边、皱条和损伤弹力的含氨纶弹性织物,在采用短流程前处理冷轧堆新工艺后取得了成功。随着短流程前处理工艺的进展,与之配套的前处理助剂和设备也都有了长足的进展。1.2稳定剂及生态型纳米前处理助剂助剂方面各地相继研究开发了各种新型适应短流程前处理工艺的环保型高效退浆剂、高效精练剂、双氧水稳定剂及生态型纳米前处理助剂。设备方面各地也相继开发了适应短流程前处理工艺的高效轧、洗、烘等通用单元机及优化组合,如高给液装置、组合蒸箱、高效水洗设备等;并开发了其它处理设备,如新型火口烧毛机、打卷直辊丝光机、高速直辊布铗丝光机、松堆丝光工艺和扩容-沸腾组合技术的碱回收设备等。1.3短流程前处理工艺进入21世纪后,染整行业加速了采用生态染整和清洁生产的步伐,并以此作为染整行业可持续发展的重要基础。随着全球对环保的日益重视,对染整行业,尤其是全棉织物前处理工艺受到很大挑战。由于目前全棉织物的前处理工艺不论是传统的退煮漂工艺,还是短流程前处理工艺,都要在高温条件下采用烧碱、表面活性剂及必要的化学药品来完成去杂任务。冷轧堆工艺虽是低温(常温),但采用的烧碱浓度很高,这样的工艺所产生的废水严重污染环境,其废碱和有些表面活性剂较难处理。为减轻前处理工艺对环境的污染,目前世界各国都在研究开发生物酶制剂以替代传统的采用烧碱的前处理工艺和短流程前处理的碱氧工艺。随着生物工程技术的发展,生物酶制剂得到了飞速发展,特别是用于前处理的生物酶制剂,其研究和开发速度更快。由于生物酶制剂特有的专一性、高效性、反应条件低、可自然降解、易洗尽、水耗少、去杂效果好、对环境无害、耗能少、流程短和质量好等优点,已成为前处理工艺的发展方向。我国在20世纪90年代中期,就已开始研究生物酶在前处理工艺上的应用,进入21世纪后,生物酶制剂在前处理工艺上的应用发展很快,并已取得不少经验和成就。目前已开发用于前处理的生物酶品种有:淀粉酶、纤维素酶、果胶酶、脂肪酶、蛋白酶、过氧化氢酶、漆酶及葡萄糖氧化酶等。各厂采用较多的退浆用酶制剂有诺维信公司的高温淀粉酶、Termamyl(85～115℃)、苏宏宽温酶SugongDesizyme2000L(20～95℃);拜耳公司的宽温酶BaylaseAT02(20～98℃);石家庄联邦科特化工公司开发的液体宽温酶OFT-200(40～110℃)。采用较多的煮练用酶制剂有诺维信公司开发的碱性果胶酶Bioprep及碱性果胶裂解酶Scourzymel,上海永光化工贸易公司开发的SKD系列煮练酶(基因改性生物复合酶制剂),上海市纺织科学研究院研制开发的生物酶制剂Scolase100T(由生物复合酶和螯合分散剂复配而成);江南大学研制开发的复合酶FW;广东江门大明化工公司开发的多功能精练酶DMA;广州中兆贸易公司生产的精练酶Loyaeyml168;德国拜耳公司开发的BayLaseEVO碱性果胶酶等。关于漂白用酶制剂,目前尚处于开发阶段,研究最多的有漆酶、过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶(GOD),其中葡萄糖氧化酶和漆酶是目前被认为最有可能开发成功的漂白用酶制剂。除了生物酶的进展外,短流程前处理新工艺也有较大进展。(1)天津工业大学研究的以微波低温等离子体处理新技术来替代传统的前处理工艺,其半制品毛效、白度、强力及染色的K/S值等指标均可达到和超过常规工艺水平。(2)对生态有利的过醋酸漂白新工艺可得到较高的白度和较低的COD值,为次氯酸钠漂白剂最佳替代物。该工艺特适宜麻类织物和有色纱线织物的漂白。目前又开发了酶-过醋酸工艺处理棉织物;过氧化氢-过醋酸工艺处理亚麻织物;超声波-过醋酸漂白工艺处理棉针织物;复合果胶酶-过醋酸工艺处理棉织物。这些工艺对织物损伤小,手感柔软、染色得色深、节约能源,可减轻废水污染,为一种环保工艺。过氧化氢-过醋酸漂白工艺处理亚麻织物取得了较好的效果,可完全替代氯漂工艺。采用超声波辅助过醋酸漂白工艺处理纯棉针织物也取得了较好效果。该工艺能在较低温度下进行,从而减少过醋酸的分解率,提高利用率,有推广价值。采用新型漂白剂过氧化尿素进行纯棉织物漂白可达到较好效果,具有均匀有效分解,避免纤维损伤,大大缩短前处理漂白工艺流程。此外,超声波技术在前处理加工中的应用,对一些难膨化的浆膜(如淀粉浆)非常有效。2工艺短流程前处理工艺和配套助剂的选择问题短流程前处理工艺在我国推广已近20年,取得了很大进展。但随着时代进步和高新技术的发展,与国外先进技术比较,仍存在一定差距。2.1短流程前处理工艺基本已普及,但优化工作做得还很不够。不少单位对短流程工艺的制订不是根据品种特点、客户要求和最终用途等,因地制宜(根据机台设备、助剂和人员素质等)来优化制订最适宜的工艺。此外,对采用冷轧堆工艺后必须要加强热碱处理的重要性认识还不够,导致冷堆工艺质量不稳定。要解决这一问题就要合理选择工艺配方,准确制订工艺条件,并通过大量的测试,采用中心旋转法优化工艺,以及在生产过程中通过控制各项工艺参数来控制双氧水的反应速率,使两类反应达到最佳平衡点,即在规定时间内,既使杂质去除率达到半制品质量标准,同时又把对纤维素本身的损伤降到最低。2.2短流程前处理工艺在缩短流程、降低能耗、提高半制品质量和降低成本等方面对染整加工工艺的发展起到了极其重要的作用,但此工艺的主要用剂为烧碱,因此仍属高温强碱化学工艺。冷堆工艺虽不属高温,但碱浓度高,这种工艺会产生大量碱性污水,对环境造成污染。2.3短流程前处理配套助剂质量不稳定,缺乏系列化、专用化、标准化和统一的测试标准(有的单位已在开发,但为数不多)。特别是适用于短流程工艺的环保型助剂的开发,不能满足清洁生产工艺的要求。在配套设备的开发上也跟不上短流程工艺的发展要求,特别是在自动化和机电一体化的开发上,缺乏工艺参数的在线检测和计量装置。对于冷轧堆轧卷装置,不少企业仍采用被动打卷,而不是中心辊主动驱动;采用高给液装置的企业不多;汽蒸工序主要还是采用履带蒸箱,且漏汽严重,温度达不到要求,预热时间不足,易产生横档风干印,造成染化料助剂浪费严重,至今还没有一台符合工艺要求的高温热碱处理设备。总之,助剂与设备的开发未能与工艺品种的开发同步发展,应引起有关方面的重视。3关于前处理技术的发展3.1前处理工艺条件的优化对前处理作为染整加工的基础工序的重要性认识必须强化,并加强前处理工艺条件的优化工作。目前,碱氧一浴的短流程工艺在前处理工艺中仍占主要地位,其工艺的优化,尤其是碱氧的合理用量可采用中心旋转法来确定。3.2开发和利用生物酶生产的纤网酶要特别注重前处理工艺的清洁化。当前迫切需要采用生物酶技术来替代传统的碱氯工艺。2000年5月在葡萄牙召开的首届生物技术在纺织工业中应用的国际论坛会议上,对纺织工业中的四个主题展开了讨论,其中有用生物酶对棉织物进行前处理以替代传统的碱氯处理工艺。目前这些专一性酶的生产技术,主要集中在诺维信、杰能科、汽巴和拜耳等几家大公司。其研究开发均侧重于酶型号的选择、酶制剂的复配、复合酶活性的控制调节、助剂的选择及工艺条件的摸索等方面。目前,国外公司已在采用现代的生物技术来开发适用的工业用酶。我国在这方面还有差距,必须加快步伐来开发适合我国国情,并拥有自主知识产权的生物酶生产技术。当前急需解决的是开发去除棉籽壳、麻皮、PVA浆料及漂白用酶制剂。希望助剂行业在这方面加强与生化部门合作,在开发生物酶品种、降低酶制剂成本和稳定质量方面作出贡献。3.3重视新技术、新工艺的开发应用印染行业前处理工序的能耗、水耗占总能耗的70%左右,因此必须重视新技术、新工艺的开发应用,如低温等离子体技术、超声波技术、电解技术和纳米技术等。这些