國內(nèi)外印染前處理技術(shù)新進(jìn)展 信息來源:上海市紡織科學(xué)研究院 作者:章民交摘要﹕織物前處理過程是耗水耗能污染重的工序,卻是日后清潔生產(chǎn)的重點工藝﹒介紹了目前國內(nèi)外研究開發(fā)的各種高效低耗短流程前處理清潔生產(chǎn)設(shè)備,以及隨之開發(fā)的各種高效前處理助劑和高新技術(shù)﹒ 關(guān)鍵詞﹕前處理﹔ 設(shè)備﹔ 助劑﹔ 工藝 織物前處理工序在染整生產(chǎn)過程中是個基礎(chǔ)工序,它對穩(wěn)定和提高后道工序的產(chǎn)品質(zhì)量、滿足客戶各種不同的要求起著重要的作用﹒由于前處理工序的能耗在總能耗中占有較大比例,產(chǎn)生的污水對環(huán)境的污染很大,發(fā)達(dá)國家相繼研究開發(fā)了高效低耗的短流程前處理清潔生產(chǎn)工藝﹒隨著生物工程、精細(xì)化工和電子技術(shù)的迅速發(fā)展,各種高效環(huán)保的前處理劑、精密自動測控儀器和清潔生產(chǎn)新工藝的開發(fā)給前處理工序提供了合理流程、合并工序、節(jié)約能源、減少污染和清潔生產(chǎn)的可能性﹒ 1 高效的前處理設(shè)備對前處理工藝改進(jìn) 近年來,國內(nèi)外相繼研制開發(fā)了適應(yīng)短流程前處理工藝的高效軋、洗、烘、蒸等通用單元及其優(yōu)化組合,使短流程工藝日益完善﹒瑞士 Benninger(貝寧格)公司的退煮漂設(shè)備中的節(jié)水節(jié)能技術(shù)基本上代表了世界水平﹕(1)提高了水洗箱溫度,使織物在水洗過程中達(dá)到既蒸又洗的效果﹔(2)確保洗液能在最短的時間內(nèi)最大限度地穿透織物﹔(3)采取了翅片輥、網(wǎng)孔輥、多角輥等不同形式的導(dǎo)布輥,通過沖淋、多進(jìn)多軋等方式,達(dá)到溶液快速進(jìn)行交換的目的,來提高水洗效率,獲得水洗效果﹒目前,德國 Kuester(寇司德)公司的 Elanit ws與 Elanit wd 水洗機,貝寧格公司的 TRIKOFLEX 水洗機,德國 Moenus(毛納斯)公司的 KNIT- AT 浸軋機、意大利 Mezzera(美賽拉)的 HWT 高溫水洗機、TEXCEL(泰克賽爾)的 Roller Steamer 水洗機,均是將 120 ℃的高溫水從管子中噴向翅片輥上運行的織物,高溫水一遇 空氣,就變成 105 ℃的蒸汽,再通過翅片間的縫隙,對織物進(jìn)行強力滲透,從而使織物在高濕、高熱狀態(tài)下獲得優(yōu)良的水洗效果﹒ 在國內(nèi),自“七四”型前處理設(shè)備大量投入生產(chǎn)以來,退煮漂聯(lián)合機在技術(shù)方面也取得了巨大進(jìn)步﹒如導(dǎo)布輥直徑從 100 mm擴大至 150 mm以上,基本解決了織物起皺問題﹒水洗箱各導(dǎo)輥兩端軸承由滑動改成滾動,由箱內(nèi)改成箱外并配有機械密封,使設(shè)備故障率大大降低﹒汽蒸箱的輸送帶由平板履帶式不斷發(fā)展到輥床式、條柵式、R 箱式以及鏈板式、網(wǎng)帶式等多種形式并存,不僅提高了汽蒸效果和生產(chǎn)效率,而且改善或消除了織物橫檔印、折皺和漿斑等疵病﹒多單元傳動由直流改成交流變頻,較好地解決了同步與織物張力控制,既降低了成本,又提高了設(shè)備的運行完好率﹒國產(chǎn)的退煮漂設(shè)備基本上可以適用于各種織物,但存在的最大問題是節(jié)水、節(jié)能方面的技術(shù)水平與國外先進(jìn)水平相比還存在較大差距﹒ 前處理設(shè)備的改進(jìn)使得針織物前處理工藝也有了較大的改變﹒針織物傳統(tǒng)的加工方法是進(jìn)行筒狀及繩狀染整加工,由于是非連續(xù)式的,重現(xiàn)性差,水、電、氣消耗高,而且極易產(chǎn)生擦傷和磨損﹒另外,由于近幾年彈性針織物越來越多,很難進(jìn)行筒狀加工,因而國外針織物加工由圓筒形繩狀間歇加工向平幅連續(xù)加工方式轉(zhuǎn)變,不僅改善了針織物的質(zhì)量,對針織物的損傷也小﹒如 Benniger 公司的 Trikoflex 轉(zhuǎn)鼓水洗機能夠調(diào)節(jié)水洗箱的溫度,從溫水到熱水不等,從而使織物在整個幅寬內(nèi)均勻慢慢地收縮到封閉式轉(zhuǎn)鼓單元中,轉(zhuǎn)鼓和織物間大量的凹槽有助于液體的滲透,在織物上下兩側(cè)的連續(xù)水膜殼顯著提高洗液交換,進(jìn)行高效水洗,并同時達(dá)到預(yù)設(shè)定的收縮和張力最小化﹒德國Moneus 公司的 Spray- Flow是一個直徑為 350 mm 的大轉(zhuǎn)鼓,織物通過這個轉(zhuǎn)鼓并被導(dǎo)入直徑為 600 mm的多孔轉(zhuǎn)鼓中,一個特殊的抽吸裝置能抽吸多孔轉(zhuǎn)鼓中的洗液,洗 液通過自潔過濾后能夠分別從進(jìn)布輥筒和多孔轉(zhuǎn)鼓的左右兩側(cè)流入噴嘴,對貼繞在多孔轉(zhuǎn)鼓上的織物進(jìn)行噴淋﹒洗液的循環(huán)量可以調(diào)節(jié),最大循環(huán)量為 150 m3/h,通過對織物整個幅寬上進(jìn)行均勻的強力噴淋來達(dá)到最佳的水洗效果,它能使針織物、彈性織物所受的張力最小和收縮最佳﹒其他如 Monfongs、Kuesters 等公司也紛紛推出了平幅針織物染整設(shè)備,國內(nèi)印染機械商也推出了平幅針織物染整加工設(shè)備,如江陰福達(dá)印染機械有限公司﹒ 2 前處理助劑引起的前處理加工技術(shù)的改進(jìn) 2﹒1 生物酶的應(yīng)用 生物酶在前處理加工中主要用于退漿、精練、除氧等工序﹒[1,2]生物 技術(shù)對染整設(shè)備的要求并不高,目前的間歇式或連續(xù)式前處理設(shè)備基本能達(dá)到生物酶技術(shù)的要求﹒常見的用于退漿的淀粉酶主要有 α淀粉酶和 β淀粉酶,使用溫度在 50-70 ℃,pH 值 6-7﹒目前,用于退漿的淀粉酶主要向高溫高效方向發(fā)展﹒高溫細(xì)菌淀粉酶較之低溫淀粉酶有以下特點﹕處理浴溫度較高、的活性較高、織物潤濕和漿料凝膠化效率更高、加工時間縮短﹒另外,高溫條件有利于去除混合漿料中的 PVA 化學(xué)漿料、簡化工藝流程、減少污水排放﹒棉織物生物 精練的主要目的是去除棉織物上的天然雜質(zhì),為后續(xù)染色、印花和整理加工創(chuàng)造條件﹒應(yīng)用于生物酶精練的主要是果膠酶、脂肪酶和纖維素酶﹒果膠 可以去除棉纖維表面的果膠物質(zhì),但單用果膠酶很難達(dá)到理想效果,如加入少量非離子表面活性劑,不但可以大大提高織物的吸濕性,而且明顯減少果膠酶的用量和處理時間﹒在精練過程中施加適當(dāng)?shù)臋C械攪拌以及選擇相容性和協(xié)同效應(yīng)好的生物酶混用,可提高 的活性和精練效率﹒生物酶精練大大降低了精練污水的 COD 值﹒ 采用過氧化氫漂白的棉類織物需用對過氧化氫敏感的染料(如直接染料和活性染料)染色,過氧化氫對織物的破壞作用非常大﹒目前,人們已將過氧化氫酶應(yīng)用于棉織物的過氧化氫漂白,過氧化氫酶可以有效地 水解掉殘余的過氧化氫,縮短漂白與染色之間的沖洗時間而進(jìn)入染色程序,省時、省水、省能耗﹒酶具有專一性,過氧化氫 只水解過氧化氫,對后續(xù)的染色程序沒影響﹒分解反應(yīng)速率極快,在優(yōu)化條件下,1 mol過氧化氫酶能在 1 min 內(nèi)分解 5 億 mol 的過氧化氫﹒過氧化氫酶在反應(yīng)中并不消耗,僅起催化作用﹒在合適的 pH 和溫度范圍內(nèi),過氧化氫酶可任意地分解較多的過氧化氫﹒漂白結(jié)束后,調(diào)整到染色用的 pH 值和溫度,添加過氧化氫酶于 pH 6-10 處理 10 min,即可在同浴中繼續(xù)染色﹒ 2﹒2 新型前處理劑的開發(fā)和應(yīng)用 新型助劑的開發(fā)與應(yīng)用也使前處理技術(shù)得到進(jìn)步﹒如 Clariant 公司的 sandoclean T100Liq﹒是一種集潤濕、淨(jìng)洗、穩(wěn)定為一身的三合一環(huán)保型煮漂助劑,它由脂肪醇、聚乙二醇醚和芳香基磺酸鹽混合組成,該公司的 Sirrix DNA 也是一種在雙氧水漂白中具有軟化水、脫色素、分散、中和與反催化作用的環(huán)保型多功能前處理助劑﹒德國司馬化學(xué)公司開發(fā)了機織物的前處理系統(tǒng) Optasize/Optasteam,其中采用的特殊螯合劑Optavon MEX 在高鹼性漂白浴中與鹼土金屬和鐵離子有很好的螯合作用,可有效地防止漂白中催化損傷和雜質(zhì)在織物表面的堆積﹒Optasize 工藝中含有淀粉酶、潤濕劑和 Optavon MEX,可以達(dá)到很好的退漿效果﹔Optasteam 含有 H2O2、NaOH 和 Optavon MEX,具有很高的催化、穩(wěn)定作用﹒亨斯邁公司的 Tinoclarite COM是一種不含烷基酚聚氧乙烯醚和磷的分散劑,適用于高溫漂白,具有很強的去垢作用、分散性和乳化性,它能有效地清潔處理棉、氨綸混紡織物,很好地去除油和油脂類雜質(zhì),且具有低泡特性﹒Sultafon D是一種泡沫很低的專用潤濕淨(jìng)洗劑,特別適用于在氨綸中難乳化的硅酮油和礦物油的洗除,可在同一浴 中進(jìn)行染色﹒可以使加工成本和時間減少 60%以上,而加工能力增加25%-30%,且大大減少污水的排放﹒Depicol RC9 是一種無碳?xì)浠衔?,具有乳化和分散作用的可生物降解的高性能淨(jìng)洗劑,能從高氨綸含量的織物中有效地去除硅油,該前處理劑還能使錦綸/氨綸或滌綸/氨綸混紡織物的洗滌和染色同浴進(jìn)行,既節(jié)約成本和時間,又因助劑具有低泡性,可適用于噴射染色和連續(xù)染色﹒ 近年來,國內(nèi)也開發(fā)了不少新型環(huán)保型助劑,如精練劑 ZS- 95、雙氧水穩(wěn)定劑 GJ- 201、烷基糖苷類助劑、生物酶制劑 ZS-200,主要的助劑生產(chǎn)企業(yè)集中在江蘇、浙江和廣州﹒但我國目前紡織助劑產(chǎn)量與纖維產(chǎn)量之比只有 42︰100與國際水平相比,我國紡織助劑的消,耗水平還比較低,而且低檔次和通用型助劑過剩,擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的助劑更少﹒另外,由于基礎(chǔ)原料的水平不高,一些高檔專用型助劑的發(fā)展緩慢﹒ 3 高新技術(shù)在前處理加工中的應(yīng)用 3﹒1 低溫等離子體技術(shù) 低溫等離子體用于棉針織物的前處理加工,屬于非水干式加工,是通過物理濺蝕或化學(xué)改性提高天然雜質(zhì)水溶性的方式,達(dá)到去除棉纖維上果膠、蠟質(zhì)等天然雜質(zhì)的目的,符合當(dāng)今節(jié)能、降耗、清潔生產(chǎn)的發(fā)展方向﹒ 意大利 H﹒T﹒PUNITEX(尤尼泰克斯)推出的 DPR等離子體設(shè)備已成功地應(yīng)用于平幅織物的退漿工藝﹒該設(shè)備公稱寬度 500 ̄3 500 mm,速度為 5-50 m/min﹒基本原理是在抽真空(20 ̄200 Pa)、充氮氣的容器中,利用電極產(chǎn)生的等離子體(溫度為 50 ℃)對織物進(jìn)行退漿﹒等離子體有效地切斷織物上漿料的分子鏈,提高了上染率和色牢度,大大縮短了前處理水洗設(shè)備的流程,節(jié)水、節(jié)氣,減少了廢液排放﹒ 葡萄牙 Minho 大學(xué)紡織工程部在棉織物絲光前,先進(jìn)行等離子體電暈放電處理再絲光,采用 Softal 電子實驗室用的電暈放電裝置,在空氣體系中,頻率為40 kHz,兩 電極間電壓為 10 000 V﹒在常溫常壓下,對干的棉織物進(jìn)行等離子體電暈放電處理,然后在張力控制的條件下,對棉織物進(jìn)行絲光,NaOH 質(zhì)量濃度為300 g/L﹒電暈放電處理的棉織物吸收 NaOH 的時間顯著縮短,而且放電越強烈,織物吸收 NaOH 越快﹒這歸功于氧化電位的提高和棉纖維表皮層產(chǎn)生的凹槽﹒同樣,經(jīng)等離子體處理織物的絲光鋇值也高于坯布或經(jīng)退漿以及漂白的棉織物﹒經(jīng)電暈放電預(yù)處理后,絲光時無需潤滑劑,因此更易回收 NaOH,成本更低,且對環(huán)境影響小﹒ 上海市紡織科學(xué)研究院和太平洋印染機械有限公司共同研制的 APPS 等離子體處理樣機,其最大的優(yōu)點是可以在常壓條件下進(jìn)行連續(xù)等離子體處理,減少了制造和控制難度﹒目前在羊毛處理上取得了可喜的進(jìn)展,正在研制適合于量大面廣的平幅織物的連續(xù)式等離子體退漿設(shè)備﹒ 馬曉光等還研究了氧微波低溫等離子體用于棉針織物前處理的效果﹒[3]微波低溫等離子體是指在2﹒45GHz 的微波高頻率下放電而獲得的低溫等離子體,與常規(guī)射頻電場(13﹒56 MHz)放電產(chǎn)生的等離子體相比,具有電子密度高,能量大,更易發(fā)生或引發(fā)相關(guān)物理、化學(xué)反應(yīng),因而將微波低溫等離子體應(yīng)用于紡織品的染整加工,從機理上分析,具有更佳的效果﹒對于微波低溫等離子體應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)是今后的發(fā)展趨勢﹒ 3﹒2 超聲波技術(shù) 超聲波用于改善染整加工,源于流體力學(xué)中的空化作用,即存在于液體中的微氣泡(空化核)在聲場的作用下振動,當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時,氣泡將迅速膨脹,然后突然崩潰﹒在氣泡崩潰時,由于液體間碰撞,在空化泡周圍的極小空間內(nèi),極短時間產(chǎn)生 5 000 K 以上的高溫和約 5×10 Pa 的高壓,溫度變化率高達(dá) 109 K/s,并伴生強烈的沖擊波和時速達(dá) 400 km的射流,這就為在一般條件下難以實現(xiàn)或不可能實現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng),提供了一種新的非常特殊的物理環(huán)境﹒[4]? 在退漿、煮 練過程中,超聲波空化作用引起的分散作用使大分子之間產(chǎn)生分離,促進(jìn)漿料、雜質(zhì)與纖維的粘著變松,而超聲波的乳化作用可以提高漿料和雜質(zhì)的溶解性﹒由于超聲波的吸熱效應(yīng),可以為保持在一定溫度的反應(yīng)提供能量﹒使用超聲波退漿,可以減輕纖維的降解,白度與潤濕性和傳統(tǒng)鹼處理相當(dāng)﹒使用超聲波對棉織物進(jìn)行雙氧水漂白,漂白速度提高,時間縮短,織物的白度也優(yōu)于傳統(tǒng)漂白法﹒用超聲波處理后的漂白棉織物對于直接染料、活性染料的上染很有效果﹒ 用超聲波進(jìn)行前處理雖然有節(jié)水、節(jié)能、省時等優(yōu)點,但用于工業(yè)化生產(chǎn)還存在著許多問題,如加工成本、超聲波的方向性、噪聲等問題﹒ 4 結(jié)語 人口、資源和環(huán)境互相聯(lián)系、互有影響,而水資源缺乏與環(huán)境污染又成為當(dāng)前的突出問題﹒染整企業(yè)是耗水、耗能大戶,也是污染嚴(yán)重的行業(yè)﹒練漂工序又是紡織品印染加工耗水耗能的大頭,耗水量約為總量的60%以上,而污染程度占 70%以上﹒因此,在前處理加工中采用先進(jìn)的裝備、推廣新技術(shù)和采用新型助劑方能取得高效、高速、短流程的印染前處理工藝﹒ 參考文獻(xiàn)﹕ 1萬清余,范雪榮,王強等﹒純棉織物生物酶前處理工藝的研究[J]﹒紡織學(xué)報,2004,25(3)﹕91-93﹒ 2朱強,張佩華﹒亞麻針織物精練酶前處理研究[J]﹒紡織科技進(jìn)展,2006(4)﹕49-51﹒ 3馬曉光,石開通﹒氧微波低溫等離子體用于棉針織物前處理探討[J]﹒針織工業(yè),2004(4)﹕78-80﹒ 4劉偉時,劉維錦﹒超聲波在棉織物前處理中的應(yīng)用[J]﹒紡織導(dǎo)報,2005(5)﹕97-100﹒ |