棉针织物快速冷轧堆前处理技术

棉针织物快速冷轧堆前处理技术纯棉机织物的冷轧堆前处理工艺已经推行了数十年，由于织物组织结构不同，织物上含油或含浆的成份不同以及加工设备不同，所以针织物的冷轧 堆前处理领域仍是一个空白点。同时由于冷轧堆前处理堆置时间一般要1824 小时，一定程度上又制约了冷堆的推广普及.如何将棉机织物的练漂机理运用 到针织物上，使针织物既能采用冷堆方法达到节能、降耗、减排又能快速地 完成前处理工艺的目的，是我们研究的最终目标，这其中包括工艺的适用性， 设备的研发制造，助剂的功能合成三大方面，工艺的合理制定更由为关键.- 棉针织物双氧水冷堆工艺是在室温下采用碱剂与双氧水同浴浸轧，经过相应时间的反应，达到除油、煮练、漂白的目的，达到工艺所要求的白度与毛效。 （一）织物的含杂情况果胶质 果胶物质的主要成份是果胶酸的衍生物，而果胶酸本身是聚一 D 1.半乳糖 酸，它在原棉中并非以游离状态存在的，它的部分羧基与钙镁离子结合成消解度很小的盐，部分羧基以甲酯形式存在，部分也可能与纤维素以 酯键形式结合在一起，使果酸物质失去了亲水性。果胶物质主要存在于棉纤 维的初生胞壁中，它们将纤维素大分子间的空隙完全堵塞。因此果胶物质的 非亲水性和空隙阻碍作用而影响了纤维的毛效。2.棉蜡棉蜡主要存在与棉纤维外层的角皮层里，它的含量约占棉纤维的0.5% -1.2%，它在纤维表面形成了一层连续的覆盖层。其组织十分复杂，大体可分 为两大类:第一类是不能被皂化的物质，主要是高级脂肪醇，第二类为分子 量较高脂肪的酯类。棉蜡的拒水性不仅取决于其含量还取决于其分布状态，有时大部分棉蜡被去除，在干燥的过程中仍然会有部分棉蜡均匀地涂布在初生胞壁的外面，犹如一层连续的薄膜，而影响纤维的毛效。3.油剂针织物织造时为提高针线的强力与润滑力，不造成织造断纱现象多施加一些油剂，其含量约占总纤维重量的2%左右，主要分阴离子与非离子两大类，一般是磷酸酯、硫酸酯、聚氧乙烯醚、多元醇与烷基酰胺类，油剂的存在大大降低了织物的润湿性能，必须要加以去除。4.色素：棉纤维的棕色素主要是黄柏素与棉色素，它们具有酸性染料的性质，分子结构中具有共轨双键，它的存在直接影响织物的白度和染色鲜艳度。5.棉籽壳：籽棉经轧花后，大部分棉籽壳与棉纤维分离，只有少量是残皮附在纤维上，纤维经纺纱后，这些残屑便嵌在纱线中这样就严重影响了织物的外观 与手感。（二）杂质的去除原理1.果胶质的去除，在冷置工艺中织物浸轧处理液后密封堆置一定的时间，处理 液中的碱性物质长时间室温条件下与果胶酸中钙盐、镁盐及果胶酸的甲酸成份反应，并令其水解为果胶酸钠盐，使其分子链断裂解于水而被去除。2.棉蜡的去除：棉蜡中分子量较高的酯肪族的脂类，通过长时间被碱剂皂化生成酯肪酸钠盐，由不溶性转为水溶性，而被去除。3.油剂的去除：酯肪酸在碱剂的作用下可生成酯肪酸盐而溶解与水，直链烷 基或芳基在表面活性剂的作用下生成水包油的乳化体系，而从织物上去除。4.棉籽壳的去除:棉籽壳中的油质、蛋白质、单宁和一些多糖物质很容易被去除，但木质素则通过碱剂的润湿溶胀变得松软，对织物的附着力降低，经后道的 水洗冲刷摩擦而脱落。5.色素的去除:色素分子结构中的共轭双键通过双氧水的循序常温处理而断键 消色，而达到色素去除的目的。二.工艺流程的设计一般将工艺流程分为三个阶段，第一阶段完成织物对处理液的吸附扩散，第二阶段处理液对织物上的杂质，色素进行溶胀、乳化、分解、氧化、增溶， 第三阶段对已经降能、水解、乳化杂质与氧化残留物的清洗。以这三阶段的 理念建立了二种工艺流程：A.浸轧蒸布包覆堆置水洗B.浸轧蒸布包覆堆置汽蒸水洗现将各工艺的目的性加以详细说明：1浸轧:通过浸渍与施加一定的压力使处理液均匀充分地、快速地进入纤维内 部，使织物轧余率能达到120% -150%，并保证织物浸轧时无轧皱、无轧印，为有 利于控制双氧水的分解我们将轧液温度与布身温度设定相仿。在这个步骤中 以最大程度短时间完成织物对处理液的吸附与均匀扩散，不致于带液不匀造 成处理织物白度与毛效不均一，影响染色的均匀性。2.蒸布包覆:充分带液的织物需平整有序地落在装有塑料袋的布中，堆叠要整 齐，否则会造成不必要的折痕，待配缸数量达到以后要扎紧口袋，使处理物 全部密封包在塑料袋中充分保湿以免干，造成碱斑、印。3.堆置:将密封包 扎织物的布车放在设定好的堆放场地，有序进行排列堆放2-8小时，在这段时间里令处理液中的碱剂与表面活性剂、双氧水缓慢地与织物上的杂质色素反应，达到增溶、乳化、皂化、分解、氧化、溶胀的作用。4.汽蒸:这是一个快速催化的工序，在汽蒸的过程中，加速了双氧水的分解活性， 也加大了表面活性剂碱剂对油质及果胶物质等杂质的快速分解乳化，可以令 堆置时间大幅缩短，提高生产效率。5.堆置或汽蒸后水洗:这个过程是将已经分解降解、乳化后的杂质通过连续的 逆流清洗挤压分散在水中，并将布身上的残留物全部洗净，达到毛效8cm/30min的半制品要求。三.主要工艺因素对工艺效果的影响1.工艺时间的影响探讨工艺时间对冷轧堆工艺的实际效果影响，我们做了许多对比试验研究堆置时间与汽蒸时间对织物白度、毛效、织物指标的影响，从而确定最佳的工艺条件。列表所示：冷来帮20g/l HO 40g冷透强5g/l 22O轧余率130% 50C水洗2/s(1) 常规堆置方法：堆置时间(h) 1 2 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24白度 51.3 75.8 80.3 82.7 84.3 85.8 85.8 85.7 85.8 85.8 85.8 85.885.8 85.8毛 效 2.9 3.7 4.8 5.0 6.0 7.5 7.9 7.9 7.9 7.8 7.9 7.9 8.0 8.1爆破力 145.6 144.8 144.8 142.9 141.7 141.6 140.8 141.1 139.9 139.8138.5 138.3 138.3 138.2以上表分析，堆置时间在小时左右白度发生了比较大的变化，随着堆量时间的 延长白度逐渐上升，但上升比较缓和，直至8小时后白度达到正常值，8小时以后 白度基本稳定，处理液中的碱性物质与表面活性剂才对织物上的杂质产生作用，表 现出毛效，至8小时后毛效为8cm/30min左右，强力至始至终变化不大，说明冷处 理方式对纤维的损伤很小。综合考虑将常规浸轧堆置方法的时间定为8小时10小 时，处理织物的白度、毛效达到半制品的要求而且变化不大了，产品的质量稳定性 较高，批量生产的重演性好。(2) 堆置时间对汽蒸处理的影响堆置时间的长短直接会影响处理物汽蒸的最终效果，我们采取恒定汽蒸时间改 变堆置时间的对比试验来确定恰当的堆置时间。冷来帮20g/l HO 40g /l冷透强5g/l 22O0轧余率130% 90C水洗 汽蒸温度97C，汽蒸时间10分钟堆置时间(h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12白度 71.4 73.8 86.5 86.3 86.4 86.7 86.3 86.7 86.4 86.4 86.6 86.686.5毛效 3.0 6.5 8.4 8.3 8.7 9.2 8.9 9.0 8.8 8.6 8.8 8.9 8.2爆破力 70 87 130 129 132.5 133.1 132.4 133.3 132.9 139.4 137.8132.9 137.1 列表：从上表数据分析，轧液不堆置马上汽蒸强力损伤十分严重，白度与毛效都不理 想，堆置时间延长强力损伤变得小了，2小时以前各项指标都达到工艺要求，但堆置2小时以后汽蒸白度大副上升，强力损伤程度比常规堆置方法略低，但高于传统热漂工艺 的指标，毛效表现亦十分优越，达到了半制品的规定毛效水平。随着时间的延 长各项指标变化不大，所以了、可以确定织物浸轧后必须堆置2小时以上再进 行汽蒸比较合理。(3) 汽蒸时间对处理织物的影响工艺条件:冷来帮20g/l HO 40g /l冷透强5g/l 22O轧余率130% 90C水洗堆置时间2小时从表中各项数据比较来看，汽蒸时间9分钟以下白度离目标值尚有欠缺，汽蒸时间 5 7 8 9 10 11 12 13 15 17 20(min)毛效 6.1 6.9 7.2 7.7 8.6 8.7 8.8 9.2 10.5 10.9 11.3白度 74.7 77.3 79.2 81.8 87.0 86.9 87.2 86.8 87.1 87 87.2爆破力 140.1 137.5 135.3 134.8 133 132.5 132.7 131.6 129.5 128.1126.8毛效也略低。汽蒸1013分钟白度、毛效、强力都比较理想。汽蒸13分钟以上时毛效继续提高，但强力逐渐递减。所以汽蒸时间应设定在913分钟之间 为宜。(4 )温度对工艺效果的影响堆置的温度十分重要，通过试验对比可以了解织物浸轧处理液后适宜的工艺温度。工艺条件：冷来帮22g/l HO 40g /l冷透强5g/l 22O汽蒸时间10分钟90C水洗 堆置时间2小时温度 15 18 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40白度 77.6 79.4 82.1 84.3 87.0 87.4 87.4 87.7 86.9 87.5 84.3 83.7OOO温度低于20C，白度欠佳，在22C-36C之间织物的白度比较好，温度灾O38C以上白度会多一些影响。分析来看，温度较低HO的分解速度慢，温度22过高HO分解速度快，造成部分的无效分解这两种情况不利于HO有序分2222OO解，对白度的正常化是不利的，所以最适当的工艺堆置条件为20C-36C，有一定的宽高度，利于工艺的掌握控制与重演性。(5) 轧液中冷来帮助剂浓度对织物处理效果的影响工艺条件：冷透强5g/l汽蒸时间10分钟堆置时间2小时HO 40g /l 22列表所示：冷来帮 15g/l 17g/l 18g/l 20g/l 22g/l 25g/l 28g/l白度 76.5 80.1 82.3 87.5 87.9 88.8 80.3毛效 5.9 6.5 7.3 8.4 8.7 9.6 9.7在17g/1用量以下其碱剂含量对杂质的皂化、乳化效果不好，有果胶质残留， 影响了织物的毛效HO稳定成份含量少，会造成HO分解过快，使织物的白度达 2222不到理想状况。但随着冷来帮浓度提高28g/1后，白度会有所降低，因为HO 稳22定剂成份太高不利于HO正常有序分解而影响了白度，所以选择冷来帮浓度应 在2218g/l-25g/l之间，20-22g/l时综合效果最为良好。(6) 冷透强的添加量对织物处理效果的影响工艺条件:冷来帮22g/l HO 40g /l 22O汽蒸时间10分钟 堆置时间2小时90C水洗冷透强 g/l 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12沉降 速度无 50.4 30.3 15.6 8.7 7.9 6.8 5.1 4.4 3.6 2.3 1.2毛效 2.2 4.1 6.3 7.1 8.3 8.6 8.7 8.8 8.7 9.5 10.4 10.9冷透强是一只耐碱性很强的渗透精练产品，它的性能优良与否直接影响到织物 是否带液均匀迅速，通过试验结果来看要满足快速渗透的要求，它的添加量为5- 8g/1比较可能达到工艺的目标。(7) HO浓度对织物的影响22HO起到对织物色素漂白的作用，而且有一定的降杂能力。它在酸性条件下22是比较稳定的，在碱性条件下会进行分解，探讨HO的用量问题，直接会影响 22到织物的白度与强力。工艺条件：双氧水 27.5% 20 25 30 35 40 45 50 55白度 63.3 68.5 72.7 79.8 87.2 87.9 88.3 88.9毛效 5.9 6.2 6.9 7.4 8.4 8.9 8.8 8.9爆破力 139.4 136.8 136.2 135.7 133.4 132.9 130.1 130.2如表所示，HO的浓度越高其漂白程度也越高，毛效也越好，但强力至50g/l22以上有所降低，这应该是HO浓度太高对织物造成过度氧化所致，所以恰当的HO 2222使用量为40g/l-45g/l之间，如果要求白底再高，只能以牺牲强力为代价 大量增加双氧水的用量。三.棉针织物冷轧堆置工艺方案设计(1)通过各项小样试验与中大样试验。平衡相关因素对织物处理效果的影响， 我们分几方面来制定工艺方案。,处理液的合理配制综合考虑分析各项试验数据，适当的工艺配方在特定的工艺条件下可以发挥出 最佳的性、，表现为良好的渗透、乳化、分散、皂化、清洗、溶胀等功效。工艺配 方如下：冷来帮20-25g/l冷透强5-8g/lHO 40-80g /l 22，堆置时间与堆置条件设定堆置温度的适宜情况对处理物的白度有直接的影响因素，良好地保证布身浸轧 液后布身的温度要与空间温度要相对一致。我们专门设计了冷堆的房间，将轧车置 于这个房间中，整个房间相对密闭，顶部“S”型排列蒸汽管，如果房间温度O低 于22C以下可以升温加热房间，而且房间的温度可以自引设定，最高温度不超O过 36C。为利于热空气循环，房间墙壁安装风扇，使房间各处温度均一，这样就有利 于织物最终白度的一致性。堆置的时间以塑料袋密封包扎后计算堆置24小时。,汽蒸箱汽蒸时间与汽蒸温度的设定浸轧后的织物不能马上进入汽蒸箱否则降强十分严重。堆置24小时后HO22 分解一部份后才能进入汽蒸箱。汽蒸箱底部为水，水被加热沸腾后即产生蒸汽，O 这时的蒸汽温度为97C左右，被蒸织物在蒸箱停留10分钟的时间，织物出蒸箱O 时有一个水封槽，防止蒸汽泄漏，水封槽的水保持80C以上利于出布高温清洗。？ 平洗机的水洗条件控制O织物出蒸箱后先经热水清洗后再进入平洗机连续清洗，要求前三格为50C左 右水温，以后的水为常温，圆桶织物进入平洗机轧点时需充气，形成气鼓，避免产 生轧皱印，影响织物的外感。值得一提的是蒸箱水封口处最好加入少量的NaOH约 为5g/l，热碱的存在有利皂化物，乳化物等分解物及棉蜡的去除，水洗效果更 好。在水洗槽第十一槽添加冰醋酸1g/1中和布身残留的碱剂，保证布身无残留 氧，PH值呈中性。五.结束语经过不断的试验对比，确定了工艺实施的各项参数与工艺条件。在小样、中 样、大样上都取得了成功，工艺得到广泛性推广。通过浸轧、堆置、汽蒸、水洗四 个步骤的有机配合，使棉针织物由传统的热漂方式转变为冷堆前处理，同时又能快速地完成前处理工艺。将冷轧堆在机织物上的作用机理合理的应用到了棉针 织物的前处理加工之中，填补了针织印染企业的空白工艺设计与助剂合成，机械制 造形成了较为完善的合作体系，体现了良好的协作效应。新工艺思想的研究开发必 须与助剂、设备等相关机构联合否则只是无机之谈、无源之水。基于此，我们将以 这次成功的合作探究的经验去进一步发掘更有前景的新工艺方法的研究，响应节能 减排清洁生产的倡导，不断开拓务实进取，有效的将研究理论转化为生产实践，同 时也要为实现纺织品深加工提高产品附加值作出应有的贡献。