亞麻煮漂工藝的改進

亞麻煮漂工藝的改進

亞洲的粗紡織脫膠和漂白技術是亞洲紡織技術的重要組成部分。亞麻粗紗的煮漂工藝,成功地開始應用是在20世紀80年代,到目前為止已經20多年的歷史。亞麻粗紗煮漂技術的應用,將亞麻纖維的可紡性和細紗的質量提高到一個新的水平。近年來,隨著亞麻產品需求的提高以及人們環(huán)保意識的增強,煮漂工藝也不斷的得到改善和改進。1纖維素、半纖維素、木質素、果膠、脂蠟質亞麻纖維屬于韌皮纖維,其主要組成物質有纖維素、半纖維素、木質素、果膠、脂蠟質等。如表1所示。亞麻的化學成分含量隨著其生長地不同、生長環(huán)境的改變而有所改變。2亞麻粗紗和亞氯酸鈉漂白劑的應用亞麻紡紗工藝流程有濕法紡紗和干法紡紗兩種。粗紗煮漂工藝是應用在濕法紡紗中的。粗紗經煮漂工藝處理,去除了部分粘結單纖維之間的物質,減弱了纖維之間的聯系,使纖維的分裂度進一步提高,利于亞麻工藝纖維的進一步分劈,有利于紡制高支紗。目前國內亞麻粗紗煮漂大都采用以下工藝流程:亞麻粗紗→煮練→亞氯酸鈉漂白→水洗→雙氧水漂白→水洗→酸洗→水洗。在實際生產中,為了提高生產效率,通常采用煮練與氧漂相結合的方法,并且有利于減少纖維的損傷,也能改善濕紡和織造的環(huán)境條件。這種工藝對于不同品質的亞麻需要通過調節(jié)酸堿、亞氯酸鈉和雙氧水的濃度,在不十分劇烈損傷纖維的情況下得到很好的白度,完全能夠滿足客戶的要求。按照傳統工藝處理后的亞麻粗紗,強力損失小,白度高。亞漂中所使用的亞氯酸鈉漂白劑,它的優(yōu)點是不損傷纖維素,并能破壞色素和纖維素雜質,經漂白后纖維能得到永久的白度。但是,這種工藝存在很大的缺點:亞漂后,大量的殘液排放對環(huán)境造成污染;亞氯酸鈉價格昂貴,浪費大量資金,且易燃易爆;亞漂產生的二氧化氯氣體為劇毒,對操作人員身體健康造成很大傷害;腐蝕設備。因此,亞麻紡織行業(yè)中的相關人員為了找到既可代替亞氯酸鈉,又不污染環(huán)境的漂白劑作了不少研究。3紡織機械的研究3.1雙氧水雙氧化反應雙氧水是一種優(yōu)良的漂白劑,它具有漂白產品白度純正、白度穩(wěn)定性好和沒有污染及不腐蝕設備等優(yōu)點。雖然在亞、氯漂中也是用到雙氧水漂白,但是雙氧水是起脫氯和輔助漂白作用,并不能體現雙氧水的優(yōu)點。另外,目前尚未見到比雙氧水更為環(huán)保經濟的漂白劑的報道。鑒于以上原因,國內外各廠家都在向使用單一漂白劑雙氧水的方向努力。單獨使用雙氧水的亞麻粗紗煮漂工藝目前尚不成熟,因為雙氧水的分解速率不易控制,怎樣使雙氧水的穩(wěn)定、均勻、快速的分解且不損傷纖維是一個難點。H2O2具有優(yōu)良的氧化性能,尤其在堿性條件下,它能使纖維素中天然色素的發(fā)色體系在漂白過程中被氧化破壞,以達到消色目的。在強堿介質中,H2O2的分解反應為H2O2=H++HO2-,HO2-=H++HO22-,HO2--OH-+(O)。在該反應中,H2O2分解產生了過氧氫離子(HO2-),它是漂白纖維的主要成分,能與纖維色素分子中的雙鍵發(fā)生氧化反應,有退漿、消色、漂白等作用,因而H2O2的漂白取決于分解產生HO2-的速度。雙氧水的分解容易受到重金屬離子的影響,重金屬離子的存在往往加速雙氧水的分解,使雙氧水劇烈分解造成纖維素的嚴重損傷,有時會產生自由基氧離子,在纖維中形成穿洞現象,增加了纖維的色差及強力不勻。在實際應用過程中,由于水質、原材料而帶入一些固體小顆粒、重金屬(Cu,Fe等)離子及高溫堿性溶液,會導致H2O2催化分解,在短時間內發(fā)生劇烈反應,來不及與纖維發(fā)生漂白作用而被浪費,且加劇纖維素的降解,因此,需要采取有效方法阻止H2O2過劇的連鎖反應,使H2O2能夠充分有效地發(fā)揮作用。3.1.1亞麻纖維的雙氧水處理亞麻纖維是以束纖維形態(tài)存在的,束纖維中含有大量的、極小的、有棱角的物質,并含有大量的膠體,這些物質的存在都加速了雙氧水的分解,使雙氧水的亞麻纖維及粗紗雙氧水漂白變得更加復雜且難以控制。另外,亞麻纖維中還含有鐵、亞鐵、銅等重金屬離子,使雙氧水的分解變得更為復雜。黑龍江省紡織工業(yè)研究所的姜生等人根據雙氧水的漂白機理及亞麻纖維的結構形態(tài)和化學組成對雙氧水分解的影響,針對亞麻纖維中的重金屬離子、膠體等雜質引起的雙氧水分解對亞麻粗紗采用漂前預處理,通過亞麻粗紗的預處理工藝,使用助劑與亞麻纖維中的重金屬離子產生敖合,并經水洗除去部分敖合物,達到穩(wěn)定雙氧水分解的目的。經實驗證明亞麻粗紗的特殊預處理有望成為新的技術創(chuàng)新點,可望取消亞氯酸鈉漂白工藝,解決亞麻粗紗由亞氯酸鈉漂白所產生的嚴重環(huán)境污染問題。3.1.2亞麻粗紗亞-氧漂穩(wěn)定性雙氧水的穩(wěn)定劑多種多樣。根據其穩(wěn)定機理主要有吸附型、絡合性及吸附和絡合復配型等三種。關于H2O2穩(wěn)定劑的穩(wěn)定機理主要有吸附理論和絡合理論兩種。膠團吸附理論主要是通過高分子膠團籍靜電或氫鍵吸附重金屬離子而達到穩(wěn)定的目的;絡合理論是通過多價螯合劑與金屬離子發(fā)生螯合作用而形成穩(wěn)定的水溶性絡合物,由此而使重金屬不發(fā)生催化作用。但是,由于亞麻纖維自身的特殊性,目前并未找到一種更為有效的穩(wěn)定劑,能夠改亞麻粗紗的亞氧漂工藝為氧漂工藝。符海平等人針對亞麻纖維的特點,自制了新型煮漂助劑———SD和新型的雙氧水穩(wěn)定劑———WJ,改亞麻粗紗亞-氧煮漂工藝為氧漂工藝,獲得了較為滿意的效果。在煮練工藝中使用的煮練助劑SD是一種硫基化合物,其在煮漂中有雙向作用,其一可以保護纖維不受損傷,其二可以使亞麻粗紗中木質素形成磺酸鹽而提高木質素的溶解度;另外可提高纖維的白度,減輕后續(xù)的漂白負擔。在漂白工藝中,采用的硅系新型有機螯合復合穩(wěn)定劑WJ,其穩(wěn)定作用良好,有較好的使用效果,可防止雙氧水對纖維的損壞,并且減少了傳統工藝中硅垢的產生,保證粗紗煮漂的質量。采用這兩種助劑的煮漂工藝解決了環(huán)境污染問題,有望替代傳統工藝應用于工業(yè)生產。但是,目前尚未見到其應用于實踐的報道。韓長金等人通過研究制訂了亞麻粗紗的煮——漂——染連續(xù)工藝,其中在雙氧水漂白階段選用合適的雙氧水助劑及穩(wěn)定劑,有效地控制了雙氧水在高溫時穩(wěn)定分解,獲得了用亞氯酸鈉漂白的效果,并且提高了亞麻纖維的染色牢度,在中試實驗中取得了良好的效果。3.2亞麻粗紗的漂漂工藝為取代亞麻粗紗煮漂工藝中使用亞氯酸鈉,除雙氧水外,人們也在試圖尋找其他更好的漂白劑。宗煒等人研究制定了新型酸型氯系漂白劑亞麻粗紗漂白工藝,替代亞氯酸鈉漂白工藝,漂白后的亞麻粗紗斷裂長度和條干均較好,并通過實驗確定了最佳的新型酸性漂白劑亞麻粗紗漂白工藝配方。采用生物酶法煮漂也是亞麻粗紗煮漂的一個努力方向。H.S.S.Sharma等人采用漆酶漂白亞麻粗紗,漂白過的亞麻粗紗,細度較以往任何漂白工藝要好。K.Kernaghan等人采用了用螯合試劑處理和用酶處理亞麻粗紗的聯合工藝,取得了顯著效果,證明這種工藝具有很大的潛在價值,不僅為企業(yè)節(jié)約了成本,而且不污染環(huán)境,有很大的發(fā)展空間。鄭來久等人研究采用果膠復合酶對亞麻粗紗煮練取得了顯著效果,有望實現無環(huán)境污染的清潔化生產。3.3采用纖維素酶整理亞麻粗紗、紡制針織用亞麻紗由于以往亞麻粗紗氧漂時均采用硅酸鈉做穩(wěn)定劑,而近幾年來高檔亞麻紡紗的開發(fā)和亞麻紗檢驗標準的提高,對亞麻粗紗的脫膠漂白工藝提出了更高的要求。用硅酸鈉做氧漂穩(wěn)定劑存在的硅垢附著在煮紗設備和粗紗上,限制了亞麻細紗質量的提高。史加強等人、李連香研究了采用非硅氧穩(wěn)定劑作為氧漂時的穩(wěn)定劑,取得了較好的效果,提高了亞麻細紗的品級。亞麻紗手感粗硬、毛羽大,針織用亞麻紗往往達不到人們的要求,無論在圓機上還是在橫機上其織造效果均不理想,為了改進亞麻紗的這些缺點,人們探索出采用纖維素酶整理亞麻粗紗、紡制針織用亞麻紗的新工藝并獲得了突破和推廣。史加強、程磊等人采用纖維素酶整理亞麻粗紗是利用纖維素酶的降解作用,使粗紗表面毛羽減少,分裂度提高,柔軟好紡,從而使紡制的亞麻細紗毛羽少,條干均勻,可撓度高,適合于針織工藝中使用,而且酶整理工藝無毒、無害、無污染。李素英等人著重研究了螯合分散劑和諾維柔軟劑在亞麻粗紗煮煉中的作用機理及不同工藝的作用效果,并通過實驗表