传统的棉织物前处理方法以碱为主要活性组分,辅以表面活性剂[1],在高温高压条件下,使果胶、蜡质及蛋白质等杂质皂化、乳化,从纤维上去除。由于强碱的作用,部分纤维素本身也受到破坏,纤维失重大。此外,传统工艺中使用了大量的强碱、酸,能耗高、废水排放量大。退煮漂一浴法虽然解决了加工时间长的问题,但坯布上含有的大量杂质残留于处理液中,对双氧水产生催化分解作用,导致纤维损伤严重。
众所周知,生物酶用于印染前处理可以减轻污染,降低能耗。有关生物酶前处理的研究已进行了多年,并取得了许多成果[2-5]。目前用于织物前处理加工的生物酶有:退浆酶、果胶酶、纤维素酶、漆酶、葡萄糖酶、过氧化氢酶和木聚糖酶等。其中在间歇式加工(俗称机缸)中大量工业化应用的有退浆酶、果胶酶、纤维素酶和过氧化氢酶,在连续化加工(俗称长车)中应用较成熟的退浆酶。原因是生物酶的专一性仅能去浆料、果胶等物质,而棉籽壳、色素等的去除仍需通化学方法进行精练和漂白[6]。虽有研究表明漆酶对织物具有漂白作用[7],但至今未有商品化产品出因此,单纯使用生物酶进行棉织物前处理仍不实际。
为此,本项目开发了用于棉织物的连续式生化处理工艺,即采用复合生物酶制剂对织物进行预处部分或全部去除织物上的淀粉浆料、果胶和其它天或人工杂质,提高织物的润湿性,经水洗后进行特殊漂处理,产品的白度、毛效、退浆率和强力均优于常工艺,同时还解决了传统前处理工艺存在的污水碱高、能耗大和产品质量不佳等问题。
1、试验
1.1试验材料
织物：9.7tex×9.7tex524根/10cm×394/10cm纯棉机织物。
试剂：复合生物酶,复合前处理剂CTA-8800L-2,辅助剂(绍兴中纺化工);30%双氧水(分析纯)。
1.2、试验方法
1.2.1、工艺流程
坯布→浸轧复合生物酶工作液→堆置(60℃)→热水洗→冷水洗→晾干→浸轧氧漂工作液→汽蒸[100℃×(20~100)min]→热水洗→冷水→烘干
1.2.2、工作液处方
复合生物酶工作液处方/(g/L)
复合生物酶0~8
渗透剂0~8
氧漂工作液处方/(g/L)
CTA-8800L-210~40
辅助剂0~10
双氧水(100%)5~20
1.3、性能测试
白度：采用WSB-Ⅱ型白度计测试ISO白度。
毛效：采用YG(B)871型毛细管效应测定仪测试30min时织物的毛效。晾干毛效,为将织物在室温下晾干后测试的毛效;烘干毛效,为将织物在102℃烘燥30min后测试的毛效。
强力：采用YG(B)033A型织物撕裂仪测试织物经向撕破强力。
退浆率：采用碘液显色法。称取1g碘化钾,溶于20mL蒸馏水中,然后加入0.065g碘,溶解后稀释至100mL。将织物样品放入碘-碘化钾溶液中约1min,取出,冷水冲洗,再用滤纸吸干,立即与评级卡对比评级。
2、结果与分析
2.1、棉织物连续式生化前处理工艺
2.1.1、复合生物酶预处理工艺
(1)复合生物酶用量
棉织物浸轧不同用量的复合酶工作液后堆置,测试织物处理后的性能,结果见表1。
从表1可以看出,随着生物酶用量增加,处理后织物的晾干毛效大幅提高,生物酶用量超过4g/L后,毛效提高缓慢。复合酶预处理的目的是利用酶制剂去除纤维中的部分杂质,如淀粉浆料、果胶,赋予织物一定的亲水性,提高后续加工的润湿性和均匀性,该工艺尤其适合难以带料的高支高密织物。由于去除了部分浆料,再经氧漂汽蒸处理,织物的退浆率可达7~8级。考虑成本因素,一般干布轧料时复合酶用量4~6g/L即可。
(2)渗透剂用量
生物酶是分子质量较大的物质,难以渗透到纤维的内部,而淀粉酶的退浆机理是先使浆料降解,提高浆料的水溶性,后经机械水洗去除浆料。加入渗透剂可提高淀粉酶向浆料与纤维界面层渗透的速度,进而提高浆料的去除率。将棉织物浸轧不同用量的渗透剂工作液后堆置,测试处理后织物的性能,结果见表2。
从表2可以看出,随着渗透剂用量增加,织物的毛效和退浆率均提高,其用量达到4g/L后,退浆效果较好,且趋于稳定。
(3)堆置条件
复合酶的耐热温度为80℃,因此设定堆置温度为55~60℃。将浸轧复合生物酶工作液后的棉织物堆置不同时间,测试处理后织物的性能,结果见表3。
由表3知,在60℃堆置处理90min即可达到较好的效果。考虑到煮练机的堆置时间一般小于90min,因而实际堆置的时间可控制在60~90min。
通过以上工艺参数分析,得到优化的复合生物酶预处理工艺为:织物二浸二轧工作液(复合生物酶4~6g/L,渗透剂4g/L,带液率80%以上),于60℃堆置90min。
2.1.2、氧漂工艺
生物酶处理后,织物的亲水性大幅提高,且大部分果胶和浆料得以去除,后序工艺只需再去除织物上的棉籽壳、色素和蜡质等杂质即可。为此专门开发了用于生化前处理的复合前处理剂CTA-8800L-2,该产品稳定性高,乳化性强,除蜡效果好。将经过优化的复合生物酶预处理工艺处理后的织物进行氧漂,探讨各工艺参数对前处理效果的影响。
(1)CTA-8800L-2用量
CTA-8800L-2由精练剂、渗透剂、稳定剂、碱剂、螯合分散剂和除蜡剂等经特殊加工复配而成,集乳化、渗透、分散和稳定等性能于一身,适用于棉型织物的半漂加工。将棉织物在不同用量的CTA-8800L-2氧漂液中浸轧后汽蒸,测试处理后织物的性能,结果见表4。
从表4可以看出,随着CTA-8800L-2用量增加,处理织物的白度和毛效均逐渐提高,这是因为CTA-8800L-2用量的增加使体系pH值逐渐升高,双氧水利用率增大,因而白度提高。CTA-8800L-2中含有精练渗透组分,其用量增加,还有利于毛效的提高。同时,随着CTA-8800L-2用量增加,织物强力呈先升高后下降的趋势,原因是CTA-8800L-2用量较低时,体系中稳定剂的含量较低,双氧水分解过快;CTA-8800L-2用量过高时,体系pH值过高,也会对纤维造成损伤。综合考虑,CTA-8800L-2用量以20~25g/L为宜。
(2)辅助剂用量
辅助剂的作用是提高体系的乳化、渗透和稳定性。将棉织物浸轧不同辅助剂用量的氧漂液中后汽蒸,测试处理后织物的性能,结果见表5。
从表5看出,随着辅助剂用量增加,织物毛效逐渐提高。考虑到成本等因素,辅助剂用量建议4~6g/L。
(3)双氧水用量
双氧水用量低,织物白度达不到要求,且存留棉籽壳;用量高,织物白度增加,但容易对纤维造成氧化损伤,产生破洞。将棉织物在不同双氧水用量的氧漂液中浸轧后汽蒸,测试处理后织物的性能,结果见表6。
从表6可以看出,随着双氧水用量增大,织物毛效稍有提高,白度有较大提高,但撕破强力呈下降趋势。综合考虑,双氧水用量以8~10g/L为宜。
(4)汽蒸时间
试验所用为高支高密类织物,为提高纱线的平滑性,织造过程中通常会施加人工蜡。在前处理过程中必须予以去除,否则会出现蜡丝或毛效低等问题,影响后续染色的染深性和均匀性。将浸轧氧漂液后的棉织物汽蒸不同时间,测试处理后织物的性能,结果见表7。
从表7可以看出,汽蒸时间越长,织物白度和毛效越高,汽蒸60min以上可以达到较好效果。考虑到常规氧漂机的容布量,汽蒸时间选择60min即可。
2.2工厂生产实例
(1)连续式生化前处理
工艺流程：烧毛→轧水→浸轧复合酶工作液→煮练机堆置(60℃×90min)→三格热水洗→一格冷水洗→浸轧氧漂工作液→汽蒸(100℃×60min)→三格热水洗→一格冷水洗→烘干
生物酶预处理工艺处方
复合生物酶/(g/L)6
渗透剂/(g/L)3
pH值6~7
氧漂工艺处方/(g/L)
CTA-8800L-220
双氧水(100%)8
辅助剂5
(2)常规前处理
工艺流程：烧毛→四格水洗→浸轧退煮一浴工作液→汽蒸(100℃×90min)→三格热水洗→一格冷水洗→浸轧氧漂工作液→汽蒸(100℃×60min)→三格热水洗→一格冷水洗→烘干
退煮一浴工作液处方/(g/L)
烧碱50~55
精练渗透剂12
螯合分散剂3
氧漂工作液处方/(g/L)
双氧水(100%)4.5~5
稳定剂3
渗透剂4
从表8可以看出,与常规工艺相比,采用连续式生化前处理工艺,织物的各项指标均有提高,毛效提高25%以上,撕破强力提高9%,退浆率提高2级。
3、结论
(1)纯棉机织物连续式生化前处理优化的复合酶预处理工艺为:复合生物酶4~6g/L,渗透剂4g/L,60℃堆置90min;优化的氧漂工艺为:复合前处理剂CTA-8800L-2为20~25g/L,辅助剂4~6g/L,100%双氧水8~10g/L,100℃汽蒸60min。
(2)与常规退煮-氧漂前处理工艺相比,连续式生化前处理工艺处理织物的白度、毛效、撕破强力和退浆率均有所提高。
(3)连续式生化前处理工艺中生物酶的应用,大大提高了生产的安全性和环保性,且工艺中减少一次高温汽蒸工序,符合节能减排的要求。该工艺的工业化应用,解决了目前生物酶前处理存在的不足。从众多工厂的实际应用结果来看,该工艺基本满足所有棉织物的前处理加工,可代替以烧碱为主的传统前处理工艺。 |
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