國內外印染前處理技術新進展 信息來源：上海市紡織科學研究院 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，卻是日后清潔生產的重點工藝﹒介紹了目前國內外研究開發的各種高效低耗短流程前處理清潔生產設備，以及隨之開發的各種高效前處理助劑和高新技術﹒ 關鍵詞﹕前處理﹔ 設備﹔ 助劑﹔ 工藝 織物前處理工序在染整生產過程中是個基礎工序，它對穩定和提高后道工序的產品質量、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，產生的污水對環境的污染很大，發達國家相繼研究開發了高效低耗的短流程前處理清潔生產工藝﹒隨著生物工程、精細化工和電子技術的迅速發展，各種高效環保的前處理劑、精密自動測控儀器和清潔生產新工藝的開發給前處理工序提供了合理流程、合并工序、節約能源、減少污染和清潔生產的可能性﹒ １ 高效的前處理設備對前處理工藝改進 近年來，國內外相繼研制開發了適應短流程前處理工藝的高效軋、洗、烘、蒸等通用單元及其優化組合，使短流程工藝日益完善﹒瑞士 Ｂｅｎｎｉｎｇｅｒ（貝寧格）公司的退煮漂設備中的節水節能技術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到既蒸又洗的效果﹔（２）確保洗液能在最短的時間內最大限度地穿透織物﹔（３）采取了翅片輥、網孔輥、多角輥等不同形式的導布輥，通過沖淋、多進多軋等方式，達到溶液快速進行交換的目的，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，對織物進行強力滲透，從而使織物在高濕、高熱狀態下獲得優良的水洗效果﹒ 在國內，自“七四”型前處理設備大量投入生產以來，退煮漂聯合機在技術方面也取得了巨大進步﹒如導布輥直徑從 １００ ｍｍ擴大至 １５０ ｍｍ以上，基本解決了織物起皺問題﹒水洗箱各導輥兩端軸承由滑動改成滾動，由箱內改成箱外并配有機械密封，使設備故障率大大降低﹒汽蒸箱的輸送帶由平板履帶式不斷發展到輥床式、條柵式、Ｒ 箱式以及鏈板式、網帶式等多種形式并存，不僅提高了汽蒸效果和生產效率，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，又提高了設備的運行完好率﹒國產的退煮漂設備基本上可以適用于各種織物，但存在的最大問題是節水、節能方面的技術水平與國外先進水平相比還存在較大差距﹒ 前處理設備的改進使得針織物前處理工藝也有了較大的改變﹒針織物傳統的加工方法是進行筒狀及繩狀染整加工，由于是非連續式的，重現性差，水、電、氣消耗高，而且極易產生擦傷和磨損﹒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加工方式轉變，不僅改善了針織物的質量，對針織物的損傷也小﹒如 Ｂｅｎｎｉｇｅｒ 公司的 Ｔｒｉｋｏｆｌｅｘ 轉鼓水洗機能夠調節水洗箱的溫度，從溫水到熱水不等，從而使織物在整個幅寬內均勻慢慢地收縮到封閉式轉鼓單元中，轉鼓和織物間大量的凹槽有助于液體的滲透，在織物上下兩側的連續水膜殼顯著提高洗液交換，進行高效水洗，并同時達到預設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 的大轉鼓，織物通過這個轉鼓并被導入直徑為 ６００ ｍｍ的多孔轉鼓中，一個特殊的抽吸裝置能抽吸多孔轉鼓中的洗液，洗 液通過自潔過濾后能夠分別從進布輥筒和多孔轉鼓的左右兩側流入噴嘴，對貼繞在多孔轉鼓上的織物進行噴淋﹒洗液的循環量可以調節，最大循環量為 １５０ ｍ３／ｈ，通過對織物整個幅寬上進行均勻的強力噴淋來達到最佳的水洗效果，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備，國內印染機械商也推出了平幅針織物染整加工設備，如江陰福達印染機械有限公司﹒ ２ 前處理助劑引起的前處理加工技術的改進 ２﹒１ 生物酶的應用 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 技術對染整設備的要求并不高，目前的間歇式或連續式前處理設備基本能達到生物酶技術的要求﹒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展﹒高溫細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，為后續染色、印花和整理加工創造條件﹒應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，但單用果膠酶很難達到理想效果，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的機械攪拌以及選擇相容性和協同效應好的生物酶混用，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，對后續的染色程序沒影響﹒分解反應速率極快，在優化條件下，１ ｍｏｌ過氧化氫酶能在 １ ｍｉｎ 內分解 ５ 億 ｍｏｌ 的過氧化氫﹒過氧化氫酶在反應中并不消耗，僅起催化作用﹒在合適的 ｐＨ 和溫度范圍內，過氧化氫酶可任意地分解較多的過氧化氫﹒漂白結束后，調整到染色用的 ｐＨ 值和溫度，添加過氧化氫酶于 ｐＨ ６-１０ 處理 １０ ｍｉｎ，即可在同浴中繼續染色﹒ ２﹒２ 新型前處理劑的開發和應用 新型助劑的開發與應用也使前處理技術得到進步﹒如 Ｃｌａｒｉａｎｔ 公司的 ｓａｎｄｏｃｌｅａｎ Ｔ１００Ｌｉｑ﹒是一種集潤濕、淨洗、穩定為一身的三合一環保型煮漂助劑，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保型多功能前處理助劑﹒德國司馬化學公司開發了機織物的前處理系統 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，可以達到很好的退漿效果﹔Ｏｐｔａｓｔｅａｍ 含有 Ｈ２Ｏ２、ＮａＯＨ 和 Ｏｐｔａｖｏｎ ＭＥＸ，具有很高的催化、穩定作用﹒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，且具有低泡特性﹒Ｓｕｌｔａｆｏｎ Ｄ是一種泡沫很低的專用潤濕淨洗劑，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 是一種無碳氫化合物，具有乳化和分散作用的可生物降解的高性能淨洗劑，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行，既節約成本和時間，又因助劑具有低泡性，可適用于噴射染色和連續染色﹒ 近年來，國內也開發了不少新型環保型助劑，如精練劑 ＺＳ－ ９５、雙氧水穩定劑 ＧＪ－ ２０１、烷基糖苷類助劑、生物酶制劑 ＺＳ－２００，主要的助劑生產企業集中在江蘇、浙江和廣州﹒但我國目前紡織助劑產量與纖維產量之比只有 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，擁有自主知識產權的助劑更少﹒另外，由于基礎原料的水平不高，一些高檔專用型助劑的發展緩慢﹒ ３ 高新技術在前處理加工中的應用 ３﹒１ 低溫等離子體技術 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改性提高天然雜質水溶性的方式，達到去除棉纖維上果膠、蠟質等天然雜質的目的，符合當今節能、降耗、清潔生產的發展方向﹒ 意大利 Ｈ﹒Ｔ﹒ＰＵＮＩＴＥＸ（尤尼泰克斯）推出的 ＤＰＲ等離子體設備已成功地應用于平幅織物的退漿工藝﹒該設備公稱寬度 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，利用電極產生的等離子體（溫度為 ５０ ℃）對織物進行退漿﹒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備的流程，節水、節氣，減少了廢液排放﹒ 葡萄牙 Ｍｉｎｈｏ 大學紡織工程部在棉織物絲光前，先進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，對棉織物進行絲光，ＮａＯＨ 質量濃度為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生的凹槽﹒同樣，經等離子體處理織物的絲光鋇值也高于坯布或經退漿以及漂白的棉織物﹒經電暈放電預處理后，絲光時無需潤滑劑，因此更易回收 ＮａＯＨ，成本更低，且對環境影響小﹒ 上海市紡織科學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，其最大的優點是可以在常壓條件下進行連續等離子體處理，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展，正在研制適合于量大面廣的平幅織物的連續式等離子體退漿設備﹒ 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，與常規射頻電場（１３﹒５６ ＭＨｚ）放電產生的等離子體相比，具有電子密度高，能量大，更易發生或引發相關物理、化學反應，因而將微波低溫等離子體應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用技術的研發是今后的發展趨勢﹒ ３﹒２ 超聲波技術 超聲波用于改善染整加工，源于流體力學中的空化作用，即存在于液體中的微氣泡（空化核）在聲場的作用下振動，當聲壓達到一定值時，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，極短時間產生 ５ ０００ Ｋ 以上的高溫和約 ５×１０ Ｐａ 的高壓，溫度變化率高達 １０９ Ｋ／ｓ，并伴生強烈的沖擊波和時速達 ４００ ｋｍ的射流，這就為在一般條件下難以實現或不可能實現的化學反應，提供了一種新的非常特殊的物理環境﹒[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生分離，促進漿料、雜質與纖維的粘著變松，而超聲波的乳化作用可以提高漿料和雜質的溶解性﹒由于超聲波的吸熱效應，可以為保持在一定溫度的反應提供能量﹒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鹼處理相當﹒使用超聲波對棉織物進行雙氧水漂白，漂白速度提高，時間縮短，織物的白度也優于傳統漂白法﹒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﹒ 用超聲波進行前處理雖然有節水、節能、省時等優點，但用于工業化生產還存在著許多問題，如加工成本、超聲波的方向性、噪聲等問題﹒ ４ 結語 人口、資源和環境互相聯系、互有影響，而水資源缺乏與環境污染又成為當前的突出問題﹒染整企業是耗水、耗能大戶，也是污染嚴重的行業﹒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的裝備、推廣新技術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﹕ 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，２００４（４）﹕７８－８０﹒ ４劉偉時，劉維錦﹒超聲波在棉織物前處理中的應用[Ｊ]﹒紡織導報，２００５（５）﹕９７－１００﹒ |
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