內容提要:本文對傳統的燒堿氧漂工藝和非燒堿的快速氧漂劑StabironBLG的簡、短、省氧漂工藝進行了比較,分析了氧漂工藝中燒堿的副作用和對產品質量的影響,介紹了簡、短、省氧漂工藝、助劑,進行了工藝原理和技術經濟的分析。
關鍵詞:氧化漂白;氫氧化鈉;助劑;應用
棉、麻及其與化纖混紡、交織的織物、紗線的氧漂工藝一般采用燒堿、滲透劑、氧漂穩定劑、螯合劑、雙氧水等多種助劑,由于助劑的品種多,漂液的pH值較高、工藝時間長、造成被漂物失重率高、纖維易受損變脆、降強較大、手感粗硬,水洗次數多、耗水耗能多,另外由于被漂物吸堿不勻又難以短時間洗凈,后道工序易出現染疵,特別是混紡或交織被漂物氧漂時,燒堿會造成另一種纖維的損傷。使用燒堿漂后的殘液pH值COD、BOD高,加重污水處理負擔,由于印染助劑業的快速發展,研發了一種多功能快速氧漂助劑,從而開發了簡、短、省的氧漂工藝。幾年的生產應用證明該工藝可使漂染加工即時化生產,為一次準確化染色創造了前提條件。
一、傳統的燒堿雙氧水氧漂工藝:
1.燒堿雙氧水氧漂工藝
滲透精煉劑,ml/l1~2
螯合劑,ml/l1~2
雙氧水穩定劑,ml/l2~3
燒堿,g/l2~5
H2O2(27.5%),ml/l4~8
浴比1:6~1:10
pH值11.5~12.5
溫度,℃98~100
時間,min60~80
氧漂后進行酸洗,熱水洗,冷水洗,洗至中性。
2.燒堿氧漂工藝產品質量分析
⑴.燒堿在氧漂中易使纖維素纖維損傷、降強
在氧漂時使用燒堿,棉纖維吸附燒堿后,空氣中的氧對纖維素能發生強烈的氧化作用,這時燒堿起著催化作用。
堿對纖維素的侵蝕,是通過一種逐步降解作用進行的,這種作用是從分子鏈上帶有還原基的那個葡萄糖剩基開始,在第4位碳原子處的甙鏈發生斷裂。斷裂時,除了分裂出一個葡萄糖分子出來外,同時使纖維素分子的末端又產生一個新的還原基,這種降解反應能繼續進行下去,使葡萄糖剩基按次序一個一個地脫離纖維素
1%NaOH處理6小時 | 50℃ | 100℃ | 116℃ | 125℃ | 134℃ |
失重率(%) | 4.1 | 5.2 | 6.9 | 7.0 | 7.2 |
在棉纖維中油脂蠟質含量約在0.5%~1.3%,蠟狀物質主要存在于纖維的表面層,棉織物的吸水性并不與蠟狀物質的含量完全成正比,而與蠟狀物質在纖維上的分布有關,蠟狀物質主要存在于棉纖維的表層,如果棉纖維輕輕摩擦,使其表層破壞,棉纖維的吸水性比摩擦前有顯著的提高,這是因為棉纖維的表面被蠟狀物質覆蓋而有拒水性,一旦破壞了這種連續覆蓋的狀態,充滿蠟狀物質去除與否,纖維的吸水性都會得到改善。在弱酸條件下的亞氯酸鈉漂白,保存了棉纖維中的油蠟質,失重率只有3%~3.5%,經測定,其吸水性良好,而棉纖維中的油蠟物質在燒堿溶液中發生皂化反應,溶解再經水洗而去除,經過燒堿氧漂的棉織物油蠟物質含量一般比原來減少2/3左右,造成被漂物失重率高和手感粗硬。針織坯布經堿氧漂后,在北方地區春秋兩季還易出現縫紉針洞。
表2.脂蠟與吸水性的關系
蠟質含量/% | 0.36 | 0.25 | 0.28 | 0.21 | 0.32 | 0.21 | 0.24 | 0.18 |
毛細效應/cm.(30min)~1 | 11.5 | 3.5 | 3.1 | 7.3 | 12.4 | 12.7 | 12.1 | 14.0 |
⑶.氧漂后被漂物中的燒堿不易洗凈
在燒堿氧漂中,燒堿與纖維生成堿纖維素,堿纖維素由分子化合物和纖維素醇的化合物組成。生成分子化合物:C6H7O2(OH)3+NaOH→C6H7O2(OH)3·NaOH生成纖維素醇的化合物:
C6H7O2(OH)3+NaOHC6H7O2(OH)2ONa+H2O
纖維素與燒堿生成的這兩種不同組成的堿纖維素都容易水解。很不穩定。堿纖維稱作水化纖維素,英國Mercer提出,在化學結構上雖然與原纖維素相同,但含有化學結合水,堿纖維雖然很不穩定,可以水洗后去堿,但也有一定量的堿比較牢固地與纖維素結合,即使經水洗,甚至用試劑也不能完全去除。由于堿與纖維素的這種作用,造成氧漂后水洗去堿的次數多,耗水量大。另外,在化料桶內濃堿經過噴嘴泵入染機,容易造成坯布吸收堿的濃度和數量不均勻,這是造成染花的原因之一,也是構成氧漂中使用燒堿不利的因素。
二、簡、短、省氧漂工藝的分析與應用
上世紀九十年代后期由歐洲研制一種復合型多功能固體快速氧漂劑StabironBLG,不含燒堿,在氧漂時只用快速氧漂劑和雙氧水,使氧漂工藝實現了簡、短、省。快速氧漂劑取代了傳統工藝中的燒堿、滲透劑、穩定劑、螯合劑、精煉劑等,從根本上避免了氧漂工藝中由于燒堿而帶來的一系列副作用。
1.快速氧漂劑StabironBLG的理化特性
外觀:白色粒狀晶體
離子型:陰離子,非離子
pH:(2~3g/l)10.2~11.0
溶解性:易溶于溫水中
2.快速氧漂工藝
①.產品品種:純棉、滌/棉、麻/棉、粘膠纖維、棉氨、天絲、莫代爾、大豆纖維、竹纖維、針織物、機織物、筒子紗、絞紗。
②.使用設備:溢流染色機、筒子紗染色機、經軸染色機、連續化氧漂機、氣流染色機。
3.工藝流程
①.溢流機、筒子紗染機工藝流程
增白
快速氧漂→熱洗
③.汽蒸溫度與時間
98~100℃,45分鐘~50分鐘
燒堿氧漂和快速氧漂劑氧漂兩種工藝實驗數據對比:
表3.18TEX純棉單面布
Stabiron?BLG+H2O2氧漂工藝 | 燒堿+H2O2氧漂工藝 | |
白度 | 81.7 | 82 |
毛效(cm/10分) | 9 | 9.3 |
失重率(%) | 2.89 | 5.88 |
強力(N) | 330 | 300 |
殘液pH | 8~9< 0~11 | |
水洗 | 漂后只需一遍熱水洗,省水,省電,省時間。 | 漂后殘留燒堿難以洗除干凈,水洗次數多。 |
染色效果 | 由于氧漂能達到勻、透、凈的效果,所以易勻染。 | 由于氧漂中吸燒堿不勻,燒堿難以洗凈,易產生染色不勻。 |
操作 | 只加BLG和雙氧水。操作簡單,不易出差錯。 | 由于燒堿、滲透劑、穩定劑、雙氧水、助劑樣數多,操作復雜,易出差錯。 |
綜合成本比較 | 為一次準確化染色提供了質量可靠的前提,節約水、電、汽、時間、助劑,綜合氧漂成本和燒堿雙氧水工藝相比要低。 | 氧漂由于使用燒堿,質量不穩定,失重大,易出細皺紋,染色回修量大,時間長,效率低。 |
氧漂工藝 | StabironBLG3g/l | 滲透精煉劑Prote-ponGS1g/l |
注:表3數據由青島華金染織公司染整分廠試驗室提供。
5.快速氧漂工藝條件分析:
⑴氧漂時pH值的作用與控制
氧漂時,既要使織物獲得白度,又不使強力明顯下降,一般應精確控制漂液的pH值。
表4.漂液pH值與白度強力聚合度之間的關系。
pH值 | 白度 | 強力 | 聚合度 |
3~9 | pH值增大,白度提高 | ||
9~11 | 白度最佳 | ||
>11 | 白度下降 | ||
3~10 | 強力較好,變化不大 | ||
>10,<3 | 強力明顯降低 | ||
3~6 | 聚合度較低 |
從表4.看出,pH9~10,白度最佳,pH>11,白度下降,pH3~10,強力較好,變化不大,pH>10,<3織物強力明顯下降,從纖維聚合度來看,只有漂液pH在6~10范圍內能保持滿意水平,在pH<6,>10時,棉纖維的聚合度均發生明顯下降。
若用燒堿調節pH值,36°Be′NaoH用量為1ml/l,即0.3996g/l,溶液的pH值為11.9;若36°Be′NaoH用量為2ml/l,即0.799g/l,溶液的pH值為12.3。一般工藝用量NaOH的濃度都在2~3g