亚麻煮漂工艺的改进

亚麻煮漂工艺的改进

亚洲的粗纺织脱胶和漂白技术是亚洲纺织技术的重要组成部分。亚麻粗纱的煮漂工艺,成功地开始应用是在20世纪80年代,到目前为止已经20多年的历史。亚麻粗纱煮漂技术的应用,将亚麻纤维的可纺性和细纱的质量提高到一个新的水平。近年来,随着亚麻产品需求的提高以及人们环保意识的增强,煮漂工艺也不断的得到改善和改进。1纤维素、半纤维素、木质素、果胶、脂蜡质亚麻纤维属于韧皮纤维,其主要组成物质有纤维素、半纤维素、木质素、果胶、脂蜡质等。如表1所示。亚麻的化学成分含量随着其生长地不同、生长环境的改变而有所改变。2亚麻粗纱和亚氯酸钠漂白剂的应用亚麻纺纱工艺流程有湿法纺纱和干法纺纱两种。粗纱煮漂工艺是应用在湿法纺纱中的。粗纱经煮漂工艺处理,去除了部分粘结单纤维之间的物质,减弱了纤维之间的联系,使纤维的分裂度进一步提高,利于亚麻工艺纤维的进一步分劈,有利于纺制高支纱。目前国内亚麻粗纱煮漂大都采用以下工艺流程:亚麻粗纱→煮练→亚氯酸钠漂白→水洗→双氧水漂白→水洗→酸洗→水洗。在实际生产中,为了提高生产效率,通常采用煮练与氧漂相结合的方法,并且有利于减少纤维的损伤,也能改善湿纺和织造的环境条件。这种工艺对于不同品质的亚麻需要通过调节酸碱、亚氯酸钠和双氧水的浓度,在不十分剧烈损伤纤维的情况下得到很好的白度,完全能够满足客户的要求。按照传统工艺处理后的亚麻粗纱,强力损失小,白度高。亚漂中所使用的亚氯酸钠漂白剂,它的优点是不损伤纤维素,并能破坏色素和纤维素杂质,经漂白后纤维能得到永久的白度。但是,这种工艺存在很大的缺点:亚漂后,大量的残液排放对环境造成污染;亚氯酸钠价格昂贵,浪费大量资金,且易燃易爆;亚漂产生的二氧化氯气体为剧毒,对操作人员身体健康造成很大伤害;腐蚀设备。因此,亚麻纺织行业中的相关人员为了找到既可代替亚氯酸钠,又不污染环境的漂白剂作了不少研究。3纺织机械的研究3.1双氧水双氧化反应双氧水是一种优良的漂白剂,它具有漂白产品白度纯正、白度稳定性好和没有污染及不腐蚀设备等优点。虽然在亚、氯漂中也是用到双氧水漂白,但是双氧水是起脱氯和辅助漂白作用,并不能体现双氧水的优点。另外,目前尚未见到比双氧水更为环保经济的漂白剂的报道。鉴于以上原因,国内外各厂家都在向使用单一漂白剂双氧水的方向努力。单独使用双氧水的亚麻粗纱煮漂工艺目前尚不成熟,因为双氧水的分解速率不易控制,怎样使双氧水的稳定、均匀、快速的分解且不损伤纤维是一个难点。H2O2具有优良的氧化性能,尤其在碱性条件下,它能使纤维素中天然色素的发色体系在漂白过程中被氧化破坏,以达到消色目的。在强碱介质中,H2O2的分解反应为H2O2=H++HO2-,HO2-=H++HO22-,HO2--OH-+(O)。在该反应中,H2O2分解产生了过氧氢离子(HO2-),它是漂白纤维的主要成分,能与纤维色素分子中的双键发生氧化反应,有退浆、消色、漂白等作用,因而H2O2的漂白取决于分解产生HO2-的速度。双氧水的分解容易受到重金属离子的影响,重金属离子的存在往往加速双氧水的分解,使双氧水剧烈分解造成纤维素的严重损伤,有时会产生自由基氧离子,在纤维中形成穿洞现象,增加了纤维的色差及强力不匀。在实际应用过程中,由于水质、原材料而带入一些固体小颗粒、重金属(Cu,Fe等)离子及高温碱性溶液,会导致H2O2催化分解,在短时间内发生剧烈反应,来不及与纤维发生漂白作用而被浪费,且加剧纤维素的降解,因此,需要采取有效方法阻止H2O2过剧的连锁反应,使H2O2能够充分有效地发挥作用。3.1.1亚麻纤维的双氧水处理亚麻纤维是以束纤维形态存在的,束纤维中含有大量的、极小的、有棱角的物质,并含有大量的胶体,这些物质的存在都加速了双氧水的分解,使双氧水的亚麻纤维及粗纱双氧水漂白变得更加复杂且难以控制。另外,亚麻纤维中还含有铁、亚铁、铜等重金属离子,使双氧水的分解变得更为复杂。黑龙江省纺织工业研究所的姜生等人根据双氧水的漂白机理及亚麻纤维的结构形态和化学组成对双氧水分解的影响,针对亚麻纤维中的重金属离子、胶体等杂质引起的双氧水分解对亚麻粗纱采用漂前预处理,通过亚麻粗纱的预处理工艺,使用助剂与亚麻纤维中的重金属离子产生敖合,并经水洗除去部分敖合物,达到稳定双氧水分解的目的。经实验证明亚麻粗纱的特殊预处理有望成为新的技术创新点,可望取消亚氯酸钠漂白工艺,解决亚麻粗纱由亚氯酸钠漂白所产生的严重环境污染问题。3.1.2亚麻粗纱亚-氧漂稳定性双氧水的稳定剂多种多样。根据其稳定机理主要有吸附型、络合性及吸附和络合复配型等三种。关于H2O2稳定剂的稳定机理主要有吸附理论和络合理论两种。胶团吸附理论主要是通过高分子胶团籍静电或氢键吸附重金属离子而达到稳定的目的;络合理论是通过多价螯合剂与金属离子发生螯合作用而形成稳定的水溶性络合物,由此而使重金属不发生催化作用。但是,由于亚麻纤维自身的特殊性,目前并未找到一种更为有效的稳定剂,能够改亚麻粗纱的亚氧漂工艺为氧漂工艺。符海平等人针对亚麻纤维的特点,自制了新型煮漂助剂———SD和新型的双氧水稳定剂———WJ,改亚麻粗纱亚-氧煮漂工艺为氧漂工艺,获得了较为满意的效果。在煮练工艺中使用的煮练助剂SD是一种硫基化合物,其在煮漂中有双向作用,其一可以保护纤维不受损伤,其二可以使亚麻粗纱中木质素形成磺酸盐而提高木质素的溶解度;另外可提高纤维的白度,减轻后续的漂白负担。在漂白工艺中,采用的硅系新型有机螯合复合稳定剂WJ,其稳定作用良好,有较好的使用效果,可防止双氧水对纤维的损坏,并且减少了传统工艺中硅垢的产生,保证粗纱煮漂的质量。采用这两种助剂的煮漂工艺解决了环境污染问题,有望替代传统工艺应用于工业生产。但是,目前尚未见到其应用于实践的报道。韩长金等人通过研究制订了亚麻粗纱的煮——漂——染连续工艺,其中在双氧水漂白阶段选用合适的双氧水助剂及稳定剂,有效地控制了双氧水在高温时稳定分解,获得了用亚氯酸钠漂白的效果,并且提高了亚麻纤维的染色牢度,在中试实验中取得了良好的效果。3.2亚麻粗纱的漂漂工艺为取代亚麻粗纱煮漂工艺中使用亚氯酸钠,除双氧水外,人们也在试图寻找其他更好的漂白剂。宗炜等人研究制定了新型酸型氯系漂白剂亚麻粗纱漂白工艺,替代亚氯酸钠漂白工艺,漂白后的亚麻粗纱断裂长度和条干均较好,并通过实验确定了最佳的新型酸性漂白剂亚麻粗纱漂白工艺配方。采用生物酶法煮漂也是亚麻粗纱煮漂的一个努力方向。H.S.S.Sharma等人采用漆酶漂白亚麻粗纱,漂白过的亚麻粗纱,细度较以往任何漂白工艺要好。K.Kernaghan等人采用了用螯合试剂处理和用酶处理亚麻粗纱的联合工艺,取得了显著效果,证明这种工艺具有很大的潜在价值,不仅为企业节约了成本,而且不污染环境,有很大的发展空间。郑来久等人研究采用果胶复合酶对亚麻粗纱煮练取得了显著效果,有望实现无环境污染的清洁化生产。3.3采用纤维素酶整理亚麻粗纱、纺制针织用亚麻纱由于以往亚麻粗纱氧漂时均采用硅酸钠做稳定剂,而近几年来高档亚麻纺纱的开发和亚麻纱检验标准的提高,对亚麻粗纱的脱胶漂白工艺提出了更高的要求。用硅酸钠做氧漂稳定剂存在的硅垢附着在煮纱设备和粗纱上,限制了亚麻细纱质量的提高。史加强等人、李连香研究了采用非硅氧稳定剂作为氧漂时的稳定剂,取得了较好的效果,提高了亚麻细纱的品级。亚麻纱手感粗硬、毛羽大,针织用亚麻纱往往达不到人们的要求,无论在圆机上还是在横机上其织造效果均不理想,为了改进亚麻纱的这些缺点,人们探索出采用纤维素酶整理亚麻粗纱、纺制针织用亚麻纱的新工艺并获得了突破和推广。史加强、程磊等人采用纤维素酶整理亚麻粗纱是利用纤维素酶的降解作用,使粗纱表面毛羽减少,分裂度提高,柔软好纺,从而使纺制的亚麻细纱毛羽少,条干均匀,可挠度高,适合于针织工艺中使用,而且酶整理工艺无毒、无害、无污染。李素英等人着重研究了螯合分散剂和诺维柔软剂在亚麻粗纱煮炼中的作用机理及不同工艺的作用效果,并通过实验表