快速低溫冷堆連續(xù)練漂工藝在棉織物上的應(yīng)用

快速低溫冷堆連續(xù)練漂工藝在棉織物上的應(yīng)用

根據(jù)《印刷行業(yè)第25個規(guī)劃》的要求，印刷行業(yè)單位的工業(yè)增加值能耗應(yīng)進一步降低。到2015年，印染行業(yè)單位工業(yè)增加值的能源消耗應(yīng)比2010年低20%，水產(chǎn)量應(yīng)比2010年低30%，主要污染物的排放應(yīng)低于2010年10%。因此,為解決當(dāng)前印染行業(yè)面臨的艱巨的節(jié)能減排壓力以及加工成本不斷升高的形勢,應(yīng)對印染工藝技術(shù)進行研究改進。1一般漂白工藝1.1軋堿短蒸法蒸洗法工藝流程為:浸軋堿氧助劑工作液→打卷(2000~3000m)→保溫旋轉(zhuǎn)放置(轉(zhuǎn)速4~6r/min,16~24h)→軋堿短蒸(3~5min,100℃)→蒸洗(6格蒸洗箱,80~85℃)→烘干。簡寫為:軋→堆→軋→蒸→洗。工藝處方為:在此工藝中,各種助劑總用量為98~100g/L,燒堿量高,蒸汽用量為1.5t/h,工藝堆置時間長達16~24h,且為不連續(xù)生產(chǎn)工藝。1.2傳統(tǒng)三種發(fā)酵工藝工藝流程為:a.退漿(針織物可略此工序)軋堿(燒堿8~12g/L,精練劑1~2g/L,80~85℃)→網(wǎng)帶汽蒸(100~102℃,45~90min)→蒸洗(2格蒸洗箱,85~90℃);b.煮練浸軋煮練工作液(燒堿40~60g/L,精練劑6~8g/L,螯合分散劑1~2g/L,55℃)→雙層網(wǎng)帶汽蒸(100℃,90min)→蒸洗(4格蒸洗箱,88~90℃)→重軋;c.氧漂常溫浸軋氧漂工作液(雙氧水4~6g/L,水玻璃2~3g/L,穩(wěn)定劑2~3g/L,螯合分散劑1~2g/L,精練劑4~6g/L,燒堿4~6g/L)→網(wǎng)帶汽蒸(100℃,45min)→蒸洗(4格蒸洗箱,80~85℃)→重軋→烘干落布。以上流程可整體簡寫為:軋→蒸退→洗→軋→蒸煮→洗→軋→蒸漂→洗。此傳統(tǒng)三段方法,工藝路線長,耗能大,排污多,成本高。近兩年,雖然有高溫煮練低溫漂白或低溫煮練高溫漂白等節(jié)能工藝的研究成功,但是其工藝路線仍較長,耗能仍較大。為扭轉(zhuǎn)這種局面,必須進行技術(shù)創(chuàng)新,研發(fā)出短流程、低溫、低堿、低排放的節(jié)能減排印染新工藝。2快速冷沉法的連續(xù)性能2.1u3000工藝流程在現(xiàn)行棉織物間歇式冷堆前處理工藝(軋→堆→軋→蒸→洗)和常規(guī)退、煮、漂三段連續(xù)式汽蒸練漂工藝(軋→蒸退→洗→軋→蒸煮→洗→軋→蒸漂→洗)基礎(chǔ)上,采用本公司研制的高效低溫練漂劑,結(jié)合設(shè)備改造,配置新型的高給液裝置、配料系統(tǒng)以及檢測系統(tǒng),對如下5種工藝流程進行實驗:a.軋→堆→洗→軋→蒸→洗;b.軋→堆→軋→蒸→洗;c.軋→堆→蒸→洗;d.軋→堆→洗→軋→堆→洗;e.軋→堆→洗。通過實驗,確定了棉織物快速低溫冷堆連續(xù)練漂工藝的工藝流程為:室溫進干布→高給液浸軋練漂工作液(帶液率100%)→網(wǎng)帶箱連續(xù)堆置(35~40℃、蒸洗75~90min)→蒸洗(7格蒸洗箱,前3格60~65℃,后4格90~95℃)→烘干。簡寫為:軋→堆→洗。2.2h2分解分解根據(jù)相關(guān)資料分析,過氧化氫的分解產(chǎn)物有HO2-、HO2·、HO·、OH-和O2以及新生態(tài)氧[O]。關(guān)于過氧化氫漂白的機理有3種觀點:一種認(rèn)為,過氧化氫漂白是由于生成的新生態(tài)氧的氧化作用而實現(xiàn)的,但這一點不能體現(xiàn)漂白過程中的復(fù)雜性和多樣性;第二種說法認(rèn)為,HO2-是漂白的有效成分,這一說法的主要依據(jù)是過氧化氫的漂白速率是隨溶液pH值的升高而加快,其漂白是由于HO2-與色素中的雙鍵發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生消色作用所致;第三種說法認(rèn)為,過氧化氫分解出的自由基與有色物質(zhì)作用而消色,需要指出的是,自由基雖有破壞色素而漂白的作用,但其也易損傷織物,尤其是HO·對織物的損傷,因此漂白液中如果有銅、鐵等重金屬離子存在,織物會產(chǎn)生破洞,需嚴(yán)加注意。對于過氧化氫分解產(chǎn)物中的氧氣,其雖無漂白作用,但是如果滲透到纖維內(nèi)部,在高溫堿性條件下會使纖維氧化,造成纖維強力和聚合度大大下降。因此從漂白角度可將H2O2的分解僅分為兩種類型:a.有效分解分解產(chǎn)物對漂白有貢獻的HO2-的分解稱為有效分解。在漂白過程中,H2O2受堿的作用不斷釋放HO2-,HO2-會不斷與色素作用從而達到漂白的目的。b.無效分解分解產(chǎn)物對纖維有損傷的HO2·、HO·等自由基和O2等物質(zhì)的分解被稱為無效分解。在實際生產(chǎn)中兩種分解會同時存在,應(yīng)盡量控制好工藝條件,尤其是控制好pH值,使分解朝著有效分解的方向,盡量減少無效分解以獲得良好的漂白效果。另外,實踐顯示,雙氧水不僅具有漂白作用,而且對棉纖維還有去除雜質(zhì)的顯著效果。此外,隨著化學(xué)漿料的廣泛應(yīng)用,雙氧水退漿也越來越受到重視,雙氧水對聚乙烯醇(PVA)漿料有著獨特的效果,可使其氧化降解,促使其分子量降低,黏度減小,溶解度提高,最后經(jīng)充分水洗達到退漿的目的。綜合織物的白度、強力、纖維的聚合度和H2O2分解率等多種因素,考慮實際生產(chǎn)中需加入一定量的穩(wěn)定劑等條件,最終確定雙氧水工作液pH值在10.5~11.0之間較為理想。2.3新型低溫練漂劑低溫練漂是使用雙氧水在低溫條件下分解的有效成分進行退漿、去除纖維素共生物和色素,而不是靠堿對果膠、蠟質(zhì)等進行皂化水解,所以雙氧水擔(dān)負(fù)著化學(xué)反應(yīng)的主角。雙氧水在低溫狀態(tài)下用傳統(tǒng)化學(xué)方法去除漿料和棉纖維的共生物是相當(dāng)困難的,且反應(yīng)速度隨溫度的降低會減緩,在雙氧水漂白反應(yīng)中溫度每差10℃,反應(yīng)速度可相差2~3倍。因此,若要能夠在較低溫度下進行練漂,必須改變傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)機制才能達到。低溫練漂劑研發(fā)初期加入了新型活化劑1,5-二乙酰-2,4-二羰基六氫-1,3,5-三嗪(DADHTC7H9N3O4),其使雙氧水能在較低溫度下分解出有效物質(zhì),達到退漿、氧化裂解纖維素共生物果膠、蛋白質(zhì)、棉蠟、半纖維素、棉籽殼、色素的作用;為了在浸軋槽內(nèi)用最短的時間使工作液滲透到織物內(nèi)部,低溫練漂劑中加入了高效滲透劑;為了防止重金屬離子使雙氧水局部劇烈分解而產(chǎn)生織物破洞,低溫練漂劑中加入了氧漂穩(wěn)定劑;為防止冷堆練漂經(jīng)常出現(xiàn)的蠟絲、手感不柔軟等疵點,低溫練漂劑中還加入了溶蠟劑。早期所研制的這種低溫練漂劑雖然可以實現(xiàn)低溫練漂工藝,但冷堆時間仍較長,無法實現(xiàn)連續(xù)化。2011年10月份以后,本研究調(diào)整了原有低溫練漂劑的某些組分,制成了快速低溫練漂劑,其組分助劑之間的相互協(xié)同作用使得低溫練漂劑的整體效果大大提高,低溫練漂堆置時間縮短為75~90min,結(jié)合設(shè)備改進,可以實現(xiàn)快速連續(xù)化的效果。實踐證明,所研發(fā)的低溫練漂劑,突破了常規(guī)雙氧水激化理論的概念,但其相關(guān)機理如同雙氧水的漂白機理一樣,尚需進一步探討。2.4工藝與處方的確定2.4.1練漂效果的影響以純棉織物為例,快速低溫練漂劑用量對練漂效果的影響如表1所示。從表1可以看出,快速低溫練漂劑的最佳用量在9.6~10.0g/L之間時,練漂效果最好。2.4.2堿燃燒以純棉織物為例,燒堿用量對練漂效果的影響如表2所示。由表2可以看出,燒堿用量在10~12g/L之間時,練漂效果最好。2.4.3雙氧水用量對織物色度的影響以純棉織物為例,雙氧水用量對練漂效果的影響如表3所示。由表3可以看出,雙氧水用量越高,織物白度越好。雙氧水最佳用量為24.75g/L,最低用量不能少于17.88g/L。2.4.4游泳技術(shù)的處方綜上所述,結(jié)合實際生產(chǎn)工藝,確定了練漂工作液中各成分用量為:快速低溫練漂劑燒堿雙氧水2.5工藝設(shè)備的確定通過對設(shè)備改進、研究確定的快速低溫冷堆連續(xù)練漂工藝設(shè)備如圖1所示,連續(xù)堆置在雙層網(wǎng)帶蒸箱內(nèi)完成。3快速低溫冷堆前后織物染色效果對比經(jīng)實踐測試,快速低溫冷堆連續(xù)練漂工藝所得半制品的各項物理指標(biāo)均符合后序加工工藝的要求,強力、毛效、白度均與常規(guī)冷堆工藝指標(biāo)相比無差異,棉籽殼去除干凈?？椢锝?jīng)快速低溫冷堆連續(xù)練漂工藝與常規(guī)冷堆工藝分別處理后,染色效果對比如表4所示。由表4可看出,快速低溫冷堆連續(xù)練漂工藝所得試樣染色后手感要更加蓬松、柔軟。以常規(guī)冷堆工藝所得試樣染色為標(biāo)樣,測得快速低溫冷堆連續(xù)練漂工藝試樣染色后△E為0.57,L*為0.45,a*為0.35、b*為0.02、C為-0.35、△H為-0.05,說明快速低溫冷堆連續(xù)練漂工藝所得試樣染色性能良好,與常規(guī)冷堆工藝所得試樣的染色性能無差異,色力度和色光基本一致。4節(jié)能、減稅、社會一條生產(chǎn)線按年生產(chǎn)6750t布計算,加工生產(chǎn)同種織物,快速低溫冷堆連續(xù)練漂工藝與常規(guī)冷堆工藝相比:5年—結(jié)論試劑總量可由100g/L降到33g/L;全年試劑排放可減少455.62t,其中燒堿由49g/L(相當(dāng)于4.9%)減少到11g/L(相當(dāng)于1.1%),全年減少燒堿排放256.5t,合97.470萬元;污水中pH值由12降到7~8,符合排污標(biāo)準(zhǔn);COD總量降低60%以上。在能源消耗方面,低溫冷堆連續(xù)練漂工藝與常規(guī)冷堆工藝相比:蒸汽由每2.93t/h下降為1.21t/h,全年蒸汽量減少11576.25t,合173.644萬元;年用電量減少18.36萬kW·h,合11.016萬元;年用水量減少8.336萬t,合25.008萬元;年節(jié)省能源總費用可達200多萬元。在工時方面,冷堆前處理工藝堆置時間由12~24h減少到75~90min左右,且由間歇式生產(chǎn)變成了連續(xù)式生產(chǎn),生產(chǎn)效率得到了提高。此外,由于快速低溫冷堆連續(xù)練漂工藝的工作液中不使用水玻璃而使用促進劑,因此避免了水玻璃對設(shè)備的沾污;布面處理后手感柔軟,成品品質(zhì)明顯提升,減少了柔軟劑的用量;且污水COD降低,容易處理?？傮w來說,快速低溫冷堆連續(xù)練漂工藝所研發(fā)使用的快速低溫練漂劑適用范圍廣,可以在連續(xù)式、間歇式或平幅、繩狀等各種前處理設(shè)備中應(yīng)用,滿足梭織、針織、紗線等行業(yè)的應(yīng)用。這項工藝技術(shù)節(jié)能減排及社會效益明顯,如果能在全國紡織行業(yè)推廣,必將對我國紡織行業(yè)的節(jié)能減排產(chǎn)生積極影響,為國家“十二五”節(jié)能減排目標(biāo)的完成發(fā)輝積極作用。5.1在理論研究和大量實驗的基礎(chǔ)上,自主創(chuàng)新,研發(fā)了具有高效分散、乳化、滲透、穩(wěn)定的快速低溫練漂劑。5.2結(jié)合設(shè)備改造,配置新型的高給液裝置、配料系統(tǒng)以及檢測系統(tǒng),實現(xiàn)了棉織物的快速低溫冷堆連續(xù)練漂工藝,與