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松堆絲光工藝的理論與實踐

來源：印染在線　發布時間：2011年07月27日

一、松堆絲光工藝的效果與機理

1、絲光的含義
　　l9世紀40年代英國人Mercer以濃燒堿處理棉纖維的研究在學術上取得了巨大的成就。后人將此種工作命名為MerceriSation(默塞化)，即濃燒堿處理纖維素纖維(在無張力條件下進行)。幾年后英國人Lowe在此基礎上進行了在施加壓力的情況下用濃燒堿處理棉紗線并在張力下水洗去堿，使紗線保持原來的長度的研究，實驗發現紗線除了不再收縮變粗外還可以大大增加光澤。后來國際上把Lowe的有張力工藝稱為Mercerisating with tension(有張力絲光)，把Mercer的無張力工藝稱為 Mercerisation without tension(無張力絲光)，后來有張力工藝就成為棉織物的常規絲光工藝。

2、松堆絲光工藝
　　第一道工序：織物經過浸軋堿液后不經繃布輥而直接落布進入能容納500～1000米織物的大容布器(J型箱)內，在松堆狀態下堿液可良好的滲透進入纖維并保證纖維和堿的作用時間在5分鐘以上，使纖維溶脹“既透又勻”的效果顯著，可實現絲光工藝應具有的各項功能。第二道工序：織物進入軋槽再浸軋濃堿液——進入6～8只繃布輥——進入兩輥小軋車(調節和第二道進堿槽軋輥的線速度控制織物張力，使織物恢復到收縮前原來長度并控制緯密)——進入布鋏拉幅(使緯向拉伸至坯布門幅)——直輥去堿水洗——烘干。

3、松堆絲光工藝的效果及機理
　　(1)可大大提高纖維素纖維的溶脹程度纖維素纖維在未經燒堿處理前主要是纖維素I型，經過堿處理后纖維結晶，C軸和A軸的晶胞參數及B角發生變化，部分纖維素I型轉變成纖維素II 型。從I型轉變為II型的多少，可顯示出溶脹程度的高低。從測試的圖譜和數據充分說明松堆絲光工藝的溶脹效果明顯

比緊式工藝為好，經紗“松堆” 比“緊式”可提高25％，緯紗可提高54％。在緊式絲光中棉織物經紗和緯紗的絲光效果區別不大，這是由于經紗在緊式絲光中受到強烈拉伸，使經紗伸直緊貼在緯紗上，這就對緯紗施加了緯向張力，緊貼著的經緯交織點堿液就難于透入，這在經密度較高的棉織物上影響更大。而松堆絲光就不會發生這種問題，所以緯紗的絲光效果明顯較經紗好。又如對苧麻織物的試驗其效果基本和棉織物是一致的，但從x射線衍射圖譜上可看出絲光對苧麻織物的作用明顯小于對棉織物的作用，特別是采用緊式工藝。這可能是苧麻的結晶度高、纖維壁較厚、含雜又較高有關，因此要得到較好的溶脹效果，就要加強苧麻的絲光工藝，所以苧麻織物更應該采用松堆絲光工藝，并延長作用時間。
　　(2)可提高纖維素纖維對染料、助劑的吸附力經堿處理的纖維素纖維織物，其纖維的微細結構如結晶度、密度等均有降低，這象征無定形區增加。同時，原來的無定形區也變得較為疏松，可供吸附的位置也增多，這就提高了纖維對染料、助劑的吸附能力及吸濕能力。從試驗數據也可證明松堆絲光工藝較緊式工藝的半制品，即使堿濃度降低7O％苧麻織物的染色得色率仍可提高20％以上。
　　(3)可提高織物染色均勻度且減輕染色條花由于松堆絲光工藝易使堿液透入纖維，織物的表層和里層的纖維均能和堿作用均勻地溶脹且溶脹充分，所以能達到“透而勻”的效果，而緊式工藝其溶脹效果是“不透不勻”。由于成熟度不同的纖維其染色性能是有差異的，如經燒堿充分溶脹后可縮小其差異從而可提高染色均勻度，這是絲光工藝十分重要的機理。這一點在緊式工藝上就解決不了，而松堆絲光就可以解決這一矛盾。
　　(4)松堆絲光可以降低縮水率采用緊式絲光工藝的半制成品其門幅往往不能符合要求，從而也影響了成品的幅寬和縮水率的要求。這是由于緊式工藝經向張力

過大，使布鋏拉幅時門幅不易伸展。另外在纖維生長過程中，纖維分子問形成氫鍵，在纖維問產生了內應力影響了織物的伸展。如采用松堆絲光工藝，其透而勻的溶脹使纖維分子問的氫鍵容易得到解鍵，而使內應力相應地消失，從而增加了可塑性，所以門幅容易拉伸。織物經充分拉伸后在經洗堿和烘干后纖維分子問在新的位置上有規則地重新建成氫鍵，相對穩定了尺寸，半制品門幅加寬了，就容易控制織物的縮水率。據測試采用松堆絲光工藝一般絲光半制品門幅可增加2厘米以上。
　　(5)可大大節約用堿，減少能耗，有利于絲光廢堿的回收松堆絲光工藝可顯著降低絲光浸軋堿液的濃度。根據實踐，堿濃度可以自240克／升至260克／升降至1 80克／升，燒堿補給液的濃度也可自350克／升降至240克／升。每制備1升補給液，自回收堿5O克／升。蒸濃至240克／升較之蒸濃到35o克／升，所蒸發的水分前者不到后者的2／3。這就大大節約了蒸汽，節約了能源，同時蒸濃時前者熱利用率也較后者為高，燒堿回收設備也可以選用省投資的擴容回收設備。

二、松堆絲光工藝的實踐
　　1、松堆絲光工藝流程和工藝線路(應用于純棉、滌棉織物) 可在常規布鋏絲光上增添一些輔助設施(可堆置5分鐘以上織物的J型箱)，把兩臺軋槽之間加寬、機架升高，就可組成一臺“松緊兩用”的布鋏絲光機：其工藝線路為：織物進入第一道軋槽浸軋堿液(18O克／升)后松堆5分鐘(織物經緯向均充分溶脹發生收縮)——進入第二道軋槽再浸軋堿液(堿液自第一道軋槽回流入第二道軋槽以防止織物松堆后露在空氣中產生含堿不勻的現象)——再進入8只繃布輥—— 進入兩輥小軋車的小浸槽(軋熱淡堿4O一6O克／升)調節和第二道浸軋堿液軋輥的線速度控制織物張力，使織物恢復至收縮前原來長度并控制緯密——進入布鋏　　拉幅(使

緯向承受張力拉伸至原坯布門幅)——直輥去堿槽——7O1 蒸箱—— 平洗格—— 烘筒烘燥。
　　在上海十七漂染廠進行的純棉織物大樣試驗中織物得色率、染色均勻度都有提高，半制品門幅也容易拉出并提高2CM以上，縮水率也較常規有所提高。同樣在上海第五印染廠進行的滌棉織物大樣試驗也取得了好效果，不僅提高了給色量并減少了條花。由于滌棉混紡織物本身已有良好光澤，當浸軋燒堿后松堆下也不會因有1／3棉產生溶脹而使織物收縮(滌棉混紡織物只有經向受張力下門幅才會收縮)。更何況滌棉混紡織物在絲光前還有一道拉幅定形工藝，所以不存在半制品門幅不足的問題。滌棉織物絲光的主要目的是提高給色量和減少條花，因此通過五印的實踐生產加工滌棉織物，可不用緊式工藝而采用松堆工藝。
　　2、應用于粗厚苧麻織物的松堆絲光的工藝和設備
　　湖南淚羅紡織印染廠根據苧麻織物存在手感粗糙、穿著刺癢、色澤萎暗、彈性差、易起皺等問題，應用推廣了松堆絲光工藝，并邀請了陶教授和全國染整委員會前處理學組領導去該廠具體分析了苧麻織物的特性及存在的主要問題。由于苧麻纖維的高結晶度、高取向度及強拒水性使燒堿溶液比棉纖維更難滲透。雖然降低燒堿濃度有所改善，但苧麻纖維與燒堿作用后發生溶脹，使織物變得緊密，阻礙了燒堿進一步向纖維內部滲透；另一方面，由于干布絲光堿液滲透不充分，而浸軋后織物上帶堿量很低，因而沒有足夠的堿液向織物內部和纖維內部擴散，加上透風時間又受設備、車速制約，所以堿液很難向纖維內部滲透，粗厚苧麻織物則滲透更難，導致絲光不良，因而易產生破邊。纖維之間的內應力得不到消除，使織物尺寸難以穩定，又因苧麻纖維微結構和物理性能得不到充分改善，導致上染率低、色澤鮮艷度差等問題。針對上述問題，專家組設計了全國第一條松緊兩用絲光聯合機，并根據苧麻絲光關鍵要素優選了

苧麻松堆絲光工藝條件，設計了松緊兩用絲光機的工藝流程：
　　進布——直輥浸堿槽——第一道三輥浸堿槽——(緊式繃布輥l7只或松式J型容布箱)—— 第二道三輥浸堿槽——(緊式繃布輥6只)——熱淡堿預洗槽——布鋏擴幅(五沖五洗)——直輥去堿槽——701去堿長蒸箱兩格— —902高效水洗槽兩格——落布進布——浸漬槽(5645L車)——烘燥機(10只X 3A)——落布。
　　其工藝特點為：(1)織物先進人較淡濃度的直輥浸堿槽(直輥6上7下)織物包繞在下輥上，經上部浮動輥多次擠壓的多浸多軋，有利于堿液的擴散和滲透。(2)織物再進入第一道三輥浸堿槽(槽內兩格先淡后濃)經重型軋車二浸二軋使堿液擠壓人纖維內部。(3)然后進入J型容布箱中堆置5分鐘以上，在經緯向松弛狀態下，堿液能充分滲入纖維內部。(4)織物再進入第二道三輥浸堿槽再次經重型軋車二浸二軋后使堿液更均勻軋人纖維內部。(5)織物再經6只繃布輥透風使堿液進一步滲透，然后進入熱淡堿預洗槽。至此完成了燒堿浸軋滲透溶脹與纖維作用過程，由于浸軋時間充分，提高了透芯絲光程度，同時其物理性能和微結構也發生了系列變化，部分晶區轉變為無定形區，纖維的密度、取向度相應得到降低，在適當張力下，進行水洗去堿烘干，這些變化就能不可逆的保存下來，而獲得永久性光澤和提高染色均勻度、得色率以及尺寸穩定性等性能。這說明去堿前的張力和去堿后的均勻是提高透芯絲光的關鍵。
　　由于苧麻纖維的干濕斷裂伸長率低，纖維脆性大，伸幅時所能承受的緯向張力要比棉

纖維低，對結構緊密地粗厚苧麻織物伸幅難度更大，如加大張力來伸幅，極易產生破邊；如織物帶堿多則水洗去堿負荷更大，為此苧麻織物松堆絲光的伸幅和水洗部分其設備工藝有如下的特點：
　　(1)織物進入絲光擴幅前采用了熱淡堿預洗，布經65～75攝氏度熱淡堿預洗槽，堿濃度為65～80 克／升，可洗去織物上部分燒堿，從而降低了布鋏沖洗堿液負擔，由于布溫度提高，織物變得柔軟，可塑性增加，利于緯向張力增加而伸幅，但預洗槽堿濃度不能太低，應使進布鋏前織物上的堿濃度不低于維持堿纖維素的濃度，否則，堿纖維素在紊亂狀態下轉化為水合纖維影響絲光效果。(2)加強布鋏部分的沖洗去堿效果，以保證織物出布鋏前的門幅要擴足(五沖五洗)織物殘留堿含量要控制在50克／升以下，這對織物的尺寸穩定性起決定性作用，要保持淋沖堿液一定溫度(70攝氏度以上)，可大大提高去堿效果。(3)織物出布鋏后采用直輥去堿槽去堿，由于粗厚織物上含堿較多時脫鋏后進入水洗區，緯向張力消除呈收縮趨勢。如直接進入701去堿蒸箱，堿被逐漸去除，布的張力隨著含堿不同而產生變化，這就很易起皺；如施加張力，去除皺條又將導致門幅縮小，故布出鋏后先采用直輥去堿槽去堿，由于直輥粗、包角大，織物又緊貼在直輥上，而直輥上的羅紋對織物的握持作用和摩擦力，能保持緯向張力下進一步去堿，不僅避免了褶皺的產生，也有利于穩定門幅和緯向縮水率，另外經直輥去堿槽的浮動上輥的多次擠壓及上面噴淋的熱淡堿可大大提高去堿效果。(4)最后平洗槽采用高溫密封逐格倒流，使落布的PH值達 N7左右，完全滿足了工藝要求。
　　為滿足松堆絲光工藝要求，電器部分采用了交流變頻調速和微機控機系統。由于常規絲光機的運轉同步難，電器故障多，加上松堆絲光的張力變化大，電機功率差異大，轉動慣量變化大，因此同步就更難，加上浸軋濃堿的苧麻織物落人了J箱堆置后經充分溶脹和收縮，緯向收縮4～5％，經向收縮7～8％，為此必須具

備：(1)由于織物的收縮，J 型箱中容布量減少，為保證工藝的重演性，J型箱前單元必須加速以補足容布量；(2)織物充分溶脹收縮后必須對織物施加張力使經緯向拉伸至原長度以降低縮水率，為解決上述問題，電器部分必須采用交流變頻調速與微機控制系統。
　　采用松堆絲光工藝后，能有效地提高苧麻織物絲光的透芯度，改善苧麻纖維微結構和物理性能，保證半制品門幅，降低縮水率；提高對染料、化學藥劑的吸附能力，提高染色均勻度和光澤度，還節約了染料助劑的消耗，降Y~40％堿回收負荷經濟效益十分顯著。

3、應用于苧麻混紡織物的實踐
　　由于苧麻纖維的結晶度、取向度都大大高于棉纖維而延伸度卻較低，其在燒堿溶液中的溶脹度也低于棉纖維，加上本身已有較好的光澤，在較大張力下以濃堿處理將大大降低苧麻纖維的活度，并影響手感，要解決這些問題除加強合理的退煮漂前處理工序外，還須改進絲光工藝和進一步處理好脫膠和研究纖維結構的改進及染料結構和色素的影響等。根據陶乃杰教授研究開發的松堆絲光工藝實踐，證實合理的絲光工藝為浸軋 150—160克／升燒堿、松堆5分鐘以上，延長纖維與燒堿的作用時間——擴幅——去堿，經生產實踐證實松堆絲光工藝完全可達到改善染色性能，提高得色深度和鮮艷度的要求。(可見表1、表2、表3)

從上述測試數據完全證實松堆絲光工藝的雙折射率、纖維密度和結晶度都有明顯下降，其鋇值、回潮率和保水性都有明顯上升，各種染料的得色量都有明顯提高(平均在25％左右)效果顯著，同時還降低了燒堿回收的蒸汽消耗和回收設備的負荷，有利絲光機的操作，使絲光均勻并減輕染色得不勻性。
　　同樣湖南淚羅紡織印染廠為解決苧麻織物的上染率、尺寸穩定性、降低縮水率和提高半制品急緩彈性等問題，也采用推廣了陶乃杰教授研究開發的松堆絲光工藝，根據此理論同黃石紡機廠合作設計制造安裝的適用于苧麻厚織物及純棉

粗厚織物的松堆直輥——布鋏——直輥絲光機，經實地觀察，機臺運轉平穩，門幅極易拉伸，去堿凈，落布平整，全幅毛效均勻，其重點攻關項目制定的指標均得到預期效果達到和超過了攻關目標：其上染率攻關目標為提高15％一20％，實際達到提高 22．14％；縮水率攻關指標為經向2％ 3％、緯向 1．5％一2．5％，實際經向2％以下、緯向0％；急緩彈 (經+緯)攻關指標為提高200以上，實際提高 296．8。再次證實了“松堆絲光工藝”理論的正確性和機臺組合設計的合理性，但加工棉織物時其縮水率，特別是經向縮水率達不到要求，在傳動上還有待于改進。