棉针织物低温漂白节能工艺的应用探讨

棉针织物低温漂白节能工艺的应用探讨李峻1詹勳杲2章玉钢31.江苏省纺织工程学会印染专业委员会江苏苏州2150002.苏州维明化学工业江苏苏州2150003.马鞍山海狮针织服装安徽马鞍山243100摘要：着重介绍和探讨低碳前处理的理念，对棉针织物进行低温漂白节能前处理工艺优化和性能比照试验，确定大样生产的工艺条件，提出一些有效的优化方法。低温漂白前处理工艺非常符合当前绿色低碳环保、生态染整、节能减排、短流程等工艺理念，具有节省能源、优化工艺的特点。关键词：棉针织布；低温漂白；新型氧漂活化剂G；工艺1.前言目前从我国经济开展的重要战略而言，低碳经济作为转变经济开展的重要方式正在贯穿着整个纺织行业，它是以低消耗、低污染和低排放的理念为根底，以节约能源技术和减少排放技术的革新为核心，纺织品在染整加工过程中的气体排放、水资源消耗、能源消耗等是行业最终对产品环境影响综合评定的最根本依据。目前国际上已经有一些强制或是自愿性的法规或是市场限制，例如：要求产品标识碳足迹等信息。因此，对于整个染整行业可持续开展的根本原那么之一就是“减量法那么”，就是要求用最少的资源消耗获得最大的产品功能。而对于当前一些染整企业而言，进行低碳染整的直接好处还不仅仅是提高产品的环境价值，因为发现降低能耗、物耗和排放的时机，就是发现降低本钱的时机。它带来的好处是双重的。今年公布的“纺织工业十二五科技开展纲要”中明确指出，染整行业将把棉织物低温漂白等高效短流程前处理新技术做为今后几年的重点研发和推广工作，到2015年，棉织物低温漂白等前处理新技术完成产业化研发，并在行业中加快推广。2.低温漂白前处理工艺通常棉纤维的漂白前处理多数采用双氧水漂白工艺，其具有漂白效果较好，白度稳定性良好，污染甚少，不腐蚀设备等优点。漂白的根本机理：H2O2分解后，其漂白的有效组分是HOO-，分解机理为：H2O2→HOO-+H+。根据化学反响平衡原理，漂白工作液中参加一定量烧碱，能中和H+，促进HOO-的生成。传统双氧水漂白工艺中参加双氧水稳定剂来控制由于重金属离子催化作用促使双氧水分解，继而由自由基引发的反响，真正起到漂白作用的有效成份也是其中一部份，甚至相当少的一局部，大局部是无效地被分解。所谓低温漂白前处理，通过在常规的前处理工艺中采用特殊的氧漂活化剂，改善双氧水有效分解率，从而可以提高双氧水的利用率，能使漂白温度降低到70℃左右2.1新型漂白活化剂按照国内外长期研究结果和有关文献说明，用于双氧水漂白的活化剂主要分为以下几大类：酰胺基类化合物活化剂；烷酰氧基类化合物活化剂；N-酰基己内酰胺化合物活化剂。含酰基的漂白活化机理都是过氧化氢阴离子对酰基碳原子发生亲核取代反响，生成过氧羧酸。代表品种有：TAED、NOBS、TBCC和THCTS等活化剂，它们的共同特点在于：低温漂白条件下的白度可以到达单独使用双氧水工艺；减少纤维在高温下的损伤程度；但是依然存在着活化剂的活性能量不稳定，性价比高以及工艺依存性差等等问题。

新型活化剂G属于国外专利产品，其特殊化合物中的含有氰氨基，可与HOO-发生亲核取代反响，生成比H2O2更为活泼的亚胺过氧酸阴离子，使该化合物具有更高的活性，工艺简单，白度稳定，能在低温低碱条件下发生漂白作用。低温漂白前处理工艺的几个关键点由于棉针织布坯布上存在大量的油剂、棉壳和杂质等，通常采用碱氧条件下的前处理练漂工艺，可以在碱性条件下充分去除棉籽壳，同时通过外表活性剂去除一定的针织油剂等杂质，到达织物润湿性和渗透性，从而获得良好的毛效和白度。低温漂白前处理工艺基于获得上述要求外，降低前处理加工温度，因此要求工艺过程中除选择特殊的低温漂白活化剂，我们还要考虑以下两个方面：〔1〕选择低温〔70℃〕条件下去除针织油剂及其杂质的低泡型外表活性剂〔2〕选择低温〔70℃表1各种适合低温前处理工艺试验用前处理剂的根本性能一览表型号生产商外观主要成分固含量离子性PH值TANNEXBE拓纳化学无色液体特殊外表活性剂45%阴/非6-7ERKANTOLNR拓纳化学无色液体特殊外表活性剂80%非5HK2058A宁波华科白色粉状外表活性剂混合物-非HK2058B宁波华科无色液体松香聚氧乙烯醚羧酸盐21%阴/非6-7JA618D联邦科特白色粉状外表活性剂混合物-非10-11TF179浙江传化淡绿色粘稠液特殊外表活性剂复配物38%阴/非TF189浙江传化浅绿色液体特殊外表活性剂复配物17%阴/非C335苏州维明无色液体特殊外表活性剂复配物35%阴/非63.工艺试验材料及仪器3.3.13.1.3仪器：常温振荡打样机〔瑞比〕、电脑分光光度仪CFS57CA〔美国爱色丽〕、电脑测色仪SF600PLUS-CT〔Datacolor〕、PH计PHSJ3.2试验工艺传统前处理工艺流程进布——湿润加布——参加精练剂、稳定剂或渗透剂——加温到50-55℃机器运转保温10分钟——参加双氧水和片碱——循环运转5分钟——升温到95℃循环运转保温50分钟——降温水洗——酸中和——水洗酶脱氧——低温漂白前处理工艺流程〔图1、2〕进布——湿润加布——参加低温处理剂——加温到50-55℃机器运转保温10分钟——参加双氧水和片碱——循环运转5分钟——参加低温漂白活化剂——升温到70℃循环运转保温50分钟——降温水洗——酸中和——水洗酶脱氧图1.染色前低温前处理工艺图棉增白剂棉增白剂图2.全漂低温前处理工艺图3.3测试毛效测试测试液染料配制：秤取1g活性红BF-3B染料以95℃热水充分溶解稀释成100cc为1%溶液。将前处理后的测试布样朝经向切割成20cm，纬向2cm的布条，再离一端1cm处沿纬向用铅笔作一平行线，将试样的另一端固定在一横架上使其垂直悬挂，下端浸入盛有染液的容器中，使其液面与铅笔线正好对齐。测量10分钟内染液沿经向上升的高度，以cm为测量数值，数值越大，说明毛效也好。棉籽壳测试可以通过目测观察前处理后的布面含棉籽壳的情况。另一种方法：在所处理的布面上取7-8个直径4厘米的圆圈，在放大镜下观察棉籽壳的残留数目，取平均值，那么为含棉籽壳的数量。白度测试将前处理后的测试布样均用电脑分光光度仪CFS57CA测白度，在每块织物的三个不同地方测出数据，然后取平均值。双氧水残存率测试采用氧化复原滴定法--高锰酸钾滴定法检测双氧水的残存率。强力测试在距离待测布样一边100毫米处，分别沿着经向和纬向剪长为200毫米、宽为60毫米的布条；将60毫米宽度的两边各抽去5毫米宽的纱线，各留下5毫米的毛边；每个待测布样准备5个布条，备用。将上述准备的布条夹入YG〔B〕026D-500型断裂强力仪的夹布口，布面平直时两布夹间的距离为L1，设定拉伸速度为50mm/min，使布夹住两边拉伸，当布面出现断裂时记录此时的拉伸用力Wkgf或者N和布夹间的距离L2；平行测试五组数据。失重率测试将处理前后的织物称取重量之前在105℃下恒重3小时，然后在枯燥器中冷却再称重，试样失重率按以下公式计算：失重率%=〔处理前织物重-处理后织物重〕/处理前织物重X100%。染色性能测试皂洗牢度测试采用耐洗色牢度ISO105-C03-1989标准；耐摩擦色牢度测试采用GB3920-1997《纺织品耐摩擦色牢度实验方法》标准。4．试验结果和讨论前处理剂的性能对低温前处理工艺的影响我们选择了目前市面上比拟有代表性并且适合低温前处理工艺的产品，进行70℃前处理的比拟〔试验工艺按图1进行〕，见表2，试验结果说明，影响处理织物的润湿性和渗透性，主要取决于外表活性剂本身的效果，其在低温碱性条件下去除针织油和棉杂质又直接影响到低温前处理工艺最终的白度，参加活化剂G的1#—4#，渗透性、毛效和白度明显优于其他配方，6#、7#配方的渗透性和毛效比拟良好，因此选择具有精练和渗透共性的外表活性剂尤为重要，C335前处理助剂比拟适合。数据见表3。可见2#和4#工艺的各项综合性能较为突出，根本可以满足前处理低温漂白的要求。表2各种低温前处理工艺的试验配方助剂配方成份〔g/L〕123456789TANNEXBE1-------ERKANTOLNR1-------HK2058A----44---HK2058B--------JA-618D------3--TF-179-------2-TF-189--------5C-335--12-22--活化剂G-----片碱-35%双氧水444444444表3各种低温前处理工艺的性能比拟编号起始PH值终了PH值渗透性〔秒〕白度毛效〔mm〕双氧水残存率棉籽壳去除起泡性126’7911346.2%+++21’4013241.7%++314’4058.010032.8%+++40’7913441.7%+++530’3040%++++62’11026.3%++++71’7910237.5%++++816’2811675%+++++97’6511281.8%+++++注：棉籽壳的去除情况的评价：棉籽壳少“+”棉籽壳中等“++”棉籽壳较多“+++”处理液中的起泡性评价：

起泡低“+”起泡中等“++”起泡较多“+++”4.2活化剂G用量对前处理白度的影响上述性能比拟试验中，我们采用活化剂G的用量为1.5克/升，考虑到工艺的优化和合理性，对活化剂G不同用量亦进行比照，见表4。实验说明，通常用量可以控制在1.3-1.6克/升的范围内，其各项白度指标比拟理想。表4活化剂G用量对前处理白度的影响活化剂G用量〔g/l〕1白度4.3不同pH值的工艺条件下对活化剂G的影响在试验中选定活化剂G的用量为1.5g/l的工艺条件下，我们进行不同的前处理PH值对白度的影响试验，结果见表5。可见活化剂G在PH=11-12的范围内白度以及局部前处理性能指标比拟良好。表5活化剂G用量对前处理白度的影响pH值1011112白度57.261.261.5毛效〔mm〕100104118120122126棉籽壳去除+++++++注：棉籽壳的去除情况的评价：棉籽壳少“+”棉籽壳中等“++”棉籽壳较多“+++”低温前处理70℃时在漂白过程里双氧水必须分解〔产生过氧化氢离子〕，但此分解一定要在控制中进行。传统的氧漂工艺温度在95-100℃之间，经40-50分钟保温后，双氧水的残存率根本低于20-30%，大约有70-80%双氧水被分解，必须参加稳定剂来控制双氧水的分解。而70℃低温漂白工艺中，参加低温漂白活化剂后双氧水的残存率根本在45-55%，这样使得双氧水的分解率控制在50%左右，充分发挥双氧水的漂白作用。从表6可以看出，1#采用低温活化剂的氧漂工艺，由于漂白的温度比拟低，我们通过实验得到漂白反响的时间比常规漂白工艺的略微增加，我们选择4#工艺进行白度测试。数据见表7，可见70℃低温漂白前处理增白一浴工艺的优化通过低温前处理助剂的选择和活化剂的合理使用，我们选择棉用增白剂4BK进行前处理增白一浴试验〔试验工艺按图2进行〕，分别以不同的工艺条件来进行比照，见表8，从3#和5#的结果说明，其综合性能良好，完全可以到达快速节能前处理漂白〔增白〕的目的。表6在70℃低温处理时不同时间的双氧水残存率0min10min20min30min40min50min60min169.2%53.8%53.8%53.8%53.8%46.2%46.2%266.7%58.3%58.3%50%50%50%41.7%369.2%53.8%46.2%38.5%38.5%38.0%38.0%466.7%58.3%50%50%41.7%41.7%41.7%580%60%60%40%40%40%40%647.4%42.1%31.6%31.6%26.3%26.3%26.3%756.3%56.3%43.8%43.8%37.5%37.5%37.5%890%85.2%85.2%81.6%81.3%75%75%992.3%89.3%89.0%87.8%%%%漂白时间20min30min40min50min60min70min80min双氧水残存率50%50%41.7%41.7%41.7%41.3%41.1%白度46..2表7低温漂白时间对白度的影响表8低温前处理中加棉用增白剂的性能试验前处理助剂12345配方成份TANNEXBE——1————ERKANTOLNR——1————C-3352————12活化剂G——片碱2222235%双氧水77777棉用增白剂4BK〔%〕性能比拟毛效〔mm/30min〕162160167163170白度104双氧水残存率%50%52%52%48%48%生产实践和经济效益比照经过上述的工艺试验结果，为了进一步确定前处理低温漂白工艺的可行性，优化和完善工艺条件和配套助剂的选择，在现场进行批量的生产实践，并且与常规前处理工艺进行性能比照，从而来评价综合质量、经济效益等方面的情况。全棉针织布染色前低温漂白生产试验面料布种：全棉21支毛圈布生产流程：毛坯布——70℃低温氧漂——酸中和——水洗酶脱氧——待染色工艺时间〔共计155分钟〕毛坯布入缸〔10分钟〕——加料〔5分钟〕——升温至55℃〔15分钟〕——55℃加料运转〔15分钟〕——升温至70℃氧漂〔10分钟〕——保温〔50分钟〕——降温排水〔5分钟〕——进水升温〔15分钟〕——酸中和〔10分钟〕——排水〔5分钟〕——进水〔5分钟〕——水洗酶脱氧〔10分钟〕——染色低温前处理工艺和常规前处理工艺综合测试比照具体数据可见表9、表10、表11，从现场生产试验结果来看，低温前处理工艺各项性能指标完全符合目前使用的常规工艺的要求，可以到达节能低耗工艺的理念。表9低温前处理工艺和常规前处理工艺综合性能指标测试比照〔一〕前处理工艺助剂用量低温碱氧工艺常规碱氧工艺低温前处理剂C-335g/l——低温漂白活化剂Gg/l——片碱g/l2235%双氧水g/l44三合一精练剂g/l——2氧漂温度7095性能测试白度毛效〔mm/30min〕140130前处理耗时155分钟200分钟前处理耗汽节省比30%——失重2.3%4.2%顶破强力〔原布472.7N〕表10低温前处理工艺和常规前处理工艺对染色的影响指标低温碱氧工艺常规碱氧工艺K/S值染色匀染性++++++++染色布面质量综合评价++++++摩擦牢度/级干摩4-54-5湿摩3-43-4皂洗牢度/级原变44白沾3-43-4染色工艺：活性黄BF-3R0.81%、活性红BF-3B0.22%、活性蓝BF-BR0.46%、元明粉40g/l、纯碱10表11低温前处理工艺和常规前处理工艺综合物理测试比照低温碱氧工艺常规碱氧工艺棉针织布胚布样棉针织半漂布棉染色后布棉针织半漂布棉染色后布吸水高〔mm〕0120122118120白度--强力〔Kgf〕经向5348545纬向13.816.812.8延伸度经向85%84%91%82%88%纬向202%348%260%320%260%5.2全棉针织布低温全漂〔增白〕生产试验5.2.1面料布种：全棉325.2.2生产流程：毛坯布——70℃氧漂增白一浴——水洗——5.2.3工艺时间〔共计1毛坯布入缸〔10分钟〕——加料〔5分钟〕——升温至55℃〔15分钟〕——55℃加料运转〔15分钟〕——升温至70℃氧漂〔10分钟〕——保温〔50分钟〕——降温排水〔5分钟〕——进水水洗〔15分钟〕——排水〔5分钟〕——柔软〔105.2表12低温碱氧增白工艺和常规碱氧增白工艺综合测试比照用量低温碱氧增白工艺常规碱氧增白工艺前处理C-335g/l——活化剂Gg/l——片碱g/l2235%双氧水g/l77三合一精练剂g/l——24BK增白剂指标白度105氧漂温度709前处理耗时130分钟180分钟前处理耗汽节省30%——失重2.2%3.4%6．结论6.1棉针织物低碳前处理低温漂白节能工艺完全符合当前染整行业，进行低碳染整和节能减排的理想工艺，其好处还不仅仅是提高产