第三章 纺织品的前处理.docx
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第三章纺织品的前处理
第三章纺织品的前处理
一、前处理目的
•去除纤维中的杂质和纺织过程中的污物;
•改善织物外观:
白度、表面光洁度和光泽、手感;
•提高织物润湿性;
•提高织物尺寸稳定性。
。
为染色、印花和整理提供合格的半成
第一节烧毛
二、烧毛目的
烧去布面的绒毛(毛羽),使布面光洁美观,并防止在染色(dyeing)、印花(printing)时,由于纤毛存在或脱落而造成疵病。
三、烧毛方法
将织物迅速通过火焰或擦过赤热的金属表面,绒毛很快升温燃烧,而布身比较紧密,升温较慢,在未达到着火点时,即已离开火焰。
四、烧毛原理
1.布面绒毛受热面积大,瞬时升温到着火点;
2.织物紧密升温慢,未达到着火点前离开火焰;
3.利用温差烧去表面绒毛而不损伤织物。
五、烧毛设备
。
气体烧毛机:
应用广泛,非接触式
•铜板烧毛机:
低级棉、粗厚织物,接触式
•圆筒烧毛机:
低级棉、粗厚织物,接触式
烧毛质量评定
根据布面残留毛羽及杂物情况综合评定,避免欠烧和过烧。
1级原坯未经烧毛。
2级长毛较少。
3级短绒多,长毛基本没有。
4级仅有短绒且较整齐。
5级烧毛净,布面细洁。
烧毛工艺不当:
烧毛不匀、烧毛不净、烧毛过度、烧毛破洞
第二节退浆
一、原布上含浆概况
•机织物的经纱一般都上浆,提高纱中纤维抱合力,减少断经,便于织造。
•一般织物:
4-8%
•府绸(纱线细、密度大):
8-14%
•纬纱,针织物的纱一般不上浆
二、浆料对染整加工的影响
。
会影响织物的渗透性,阻碍化学药剂和染料向纤维内渗透,增加练、漂负担。
•退浆不净会造成印染疵病。
•影响织物手感。
•三、常用浆料
(一)天然浆料:
淀粉、变性淀粉、羧甲基纤维素
1、淀粉:
小麦,玉米,土豆,橡子粉,田仁粉成膜性差、脆硬、粗糙
2、变性淀粉:
酸解淀粉、淀粉衍生物(酯化、醚化)、氧化淀粉
黏度稳定、浆膜光滑坚韧、渗透性好、浆斑、疵点少
。
淀粉浆占消耗量70%
3.羧甲基纤维素(CMC)
(二)合成浆料:
PVA、PA
1.聚乙烯醇(PVA)
2.聚丙烯酸类(PA)
四、退浆目的和常用退浆工艺
。
退浆目的:
主要去除原布上的浆料。
•退浆质量要求:
“退得净”,退浆率大于80%或织物上残浆率小于1%。
•退浆工艺:
碱、酸、酶、氧化剂退浆
碱退浆
思考题:
•试设计合理的碱退浆工艺(包括工艺处方、工艺流程、工艺条件)。
•为什么碱退浆水洗较酶退浆水洗困难,而且耗水量大?
碱退浆工艺流程及工艺条件
工艺流程(technicalprocess):
(1)汽蒸法:
轧碱——汽蒸——热水洗—冷水洗
(2)冷堆法:
轧碱——打卷堆置——水洗(打卷时要注意防止风干)
工艺处方、工艺条件(processconditions):
烧碱浓度5-10g/L碱液温度70-80℃汽蒸温度、时间:
100℃,60min
堆置温度时间:
50-70℃,4-5h室温,6-12h热水洗温度:
80℃以上
名词解释
。
浴比:
浸染时被染物重量(kg)和染液体积(L)之比。
第三节精练
•精练目的
•碱精练
•短流程前处理
退浆后棉织物上还残存哪些杂质?
它们对织物的性能及染整加工有何影响?
。
天然杂质、未退净浆料、油剂
•色泽发黄
•手感差
•润湿、渗透性差
•油剂去除不尽,形成阻透膜,不利于织物匀、透染,且光泽萎暗,牢度降低。
精练(煮练)目的
1.去除棉纤维中大部分杂质;
a.棉籽壳
b.蜡质
c.果胶:
影响润湿性,使织物发黄
d.灰分(氧化铁等无机盐)、含氮物质
2.去除布面残留浆料
3.去除油剂
4.提高织物吸湿性和白度
碱精练
•精练过程伴随有水解、皂化、乳化、复分解、溶解等多种作用。
精练用剂及各自作用
主练剂:
烧碱
助练剂:
•表面活性剂硅酸钠亚硫酸钠磷酸三钠
1.烧碱:
高温下可去除果胶质、含氮物质、蜡质中的脂肪酸、棉籽壳、无机盐等。
2.表面活性剂:
润湿、净洗、乳化作用,与烧碱有协同效应。
3.硅酸钠:
吸附杂质,防再沾污;吸附铁质,防止锈斑。
但不宜过多,防止硅垢影响织物的手感和粘辊筒。
4.亚硫酸钠:
•Na2SO3具有还原性,防止棉纤维在高温碱性下被空气氧化脆损,保护纤维素。
•可使木质素变成易溶于水的木质素黄酸盐
•略有漂白作用
5.磷酸三钠(螯合剂):
去除钙,镁和重金属离子(最好用有机膦,其次聚磷酸盐,再次正磷酸盐)
碱精练工艺
•煮布锅煮练
•绳状煮练:
易产生不匀、擦伤、折痕
•平幅连续汽蒸煮练:
应用广泛
•冷轧堆
•热轧堆(轧卷汽蒸)
2.常压绳状连续汽蒸精练
工艺流程:
轧碱→汽蒸→(轧碱→汽蒸)→水洗(2~3次)。
工艺处方、条件:
烧碱浓度20~40g/L
渗透剂3-8g/L,亚硫酸钠0-5g/L,
磷酸三钠0-1g/L,硅酸钠1.5-3g/L
汽蒸温度、时间100~102℃,60~90min
易产生不匀、擦伤、折痕
常压绳状连续汽蒸精练联合机¡ª¡ªJ形锅(伞柄箱)
3.常压平幅连续汽蒸煮练工艺
工艺流程:
轧碱→汽蒸→水洗
工艺处方:
烧碱30-50g/L,渗透剂3-8g/L,亚硫酸氢钠0-5g/L,
磷酸三钠0-1g/L,硅酸钠1.5-3g/L
工艺条件:
浸轧温度85-90℃轧余率80-90%
汽蒸温度、时间100-102℃,45-90min
浴比30:
1
轧余率:
织物经过浸轧后所带溶液质量占干布质量的百分率
思考题:
1、棉精练液中主练剂和助练剂是什么?
各起什么作用?
2、试设计一个连续式煮练工艺(包括工艺处方、工艺流程及工艺条件)
3、煮练时常见的钙斑疵布是什么原因造成的?
4、精练时去杂程度越高越好对吗?
精练效果评价
1.织物外观(fabricappearance)
要求:
洁白、手感软、无棉籽壳或较少浮于表面。
2.润湿性(wettability)
•毛效:
30min内水在织物表面上升的高度,要求高、齐;
•润湿时间:
水滴在织物表面被吸干时间,要求均<1s
(五)常见精练疵病
1.棉籽壳残留
成因:
碱量不足、汽蒸T或t不够。
2.碱斑
状态:
局部暗棕色斑渍。
成因:
局部碱液风干或水洗不净。
(酸洗)
3.钙斑
状态:
外观与织物相似,但局部手感粗硬,拒水。
成因:
水硬度过高,与净洗剂形成难溶性斑渍。
4.纤维脆损
状态:
织物强力下降。
成因:
烧碱浓度过高或过热蒸汽给湿不充分。
第四节漂白
一、引言
二、过氧化氢漂白
漂白目的
•主要是去除天然色素,提高织物白度和鲜艳度,也可去除一些杂质。
•一般化纤织物经精练后,不须漂白;如经高温热定型出现了泛黄,需漂白。
•棉织物除少数深色品种(例棉灯芯绒烧毛坯、棉天鹅绒染硫化元)外,都要经过漂白。
⏹白度高、匀,纤维损伤小
常用漂白剂
1.还原剂漂白
保险粉、硫酸氢钠
漂白效果不稳定,日照泛黄
2.氧化剂漂白
•氯漂(NaOCl)、亚漂(NaClO2)、氧漂(H2O2)
•白度高,白度稳定性好
•会损伤纤维
•适用各种纤
分析过氧化氢漂白工艺的优缺点?
应用:
可用于各种纤维
优点:
白度及白度稳定性较好,去杂效果好(对煮练要求低),属环保型助剂
缺点:
成本高,需不锈钢设备
漂白织物质量指标
1.白度:
白度符合来样或GB,一般半漂成品要求达85%左右,可用白度仪或电脑测配色仪测定。
2.白度稳定性:
不泛黄(YI:
泛黄指数)
3.毛细管效应:
不小于煮后毛效8cm/30min,(4~6cm/30min也行)要匀。
4.织物强度:
DP允许下降20%,碱煮强力达到一等品标准。
过氧化氢溶液的性质
•浓度高于65%,易爆炸
•碱性条件下易分解
•放置过程中会分解
•重金属离子可催化过氧化氢分解
•使用时需加入稳定剂
铁离子来源:
(1)织物织造时,摩擦综筘脱落的铁屑或沾有铁锈的油污。
(2)练漂时,织物接触金属设备和部件。
(3)水和蒸汽管道中的铁屑。
(4)练漂液中夹杂重金属盐类。
(5)棉纤维内含有重金属盐类。
稳定剂
•稳定剂作用
•稳定剂作用原理
•常用稳定剂
氧漂稳定剂的作用
•与金属离子结合,使其失去催化活性,减少无效分解。
无效分解:
H2O2→H2O+[O]形成破洞
有效分解:
H2O2→HO2—+H+漂去色素
稳定剂类型及作用原理
•按作用机理分:
吸附型络合型
•按化学组成分:
硅类稳定剂非硅类稳定剂吸附型稳定剂硅酸钠(Na2SiO3)
硅酸钠在硬水中(适量钙、镁盐存在)形成硅酸盐胶体MgSiO3(CaSiO3),能吸附重金属离子。
优点:
稳定效果好,价格便宜,白度好
缺点:
易结硅垢,手感发硬,染疵,沉淀在设备导布辊上,清洁工作麻烦,去除不净,要产生皱条,擦伤织物等。
络合型稳定剂
•无机磷酸盐、有机螯合剂、有机膦酸盐、焦磷酸钠
•稳定机理:
能与金属离子形成络合物(配位键)或螯合物(配位键+共价键),从而降低或消除其催化分解作用。
•可避免硅垢问题,生物降解性,毒性
思考题:
1、分析双氧水漂白过程中织物产生破洞的原因?
如何预防?
2、在双氧水漂白液中为何要加入稳定剂?
3、水玻璃做为氧漂稳定剂的主要缺点是什么?
4、试设计合理的双氧水连续汽蒸漂白工艺(包括工艺处方、工艺流程、工艺条件)
(四)过氧化氢漂白工艺
•浸漂
•淋漂
•轧卷漂
•轧蒸漂
轧蒸漂
•工艺流程、条件:
浸轧漂液(带液率90%)---汽蒸(95-100℃,45-60min)----水洗
•工艺处方:
30%H2O210-40g/L,水玻璃5-10g/L
渗透剂1-2g/L,pH=10.5-10.8
(六)常见漂白疵病
1.白度不足
成因:
原棉质量差(成熟度不匀);漂液浓度过低(带液率过低);温度或时间不够;精练不透。
2.白度不匀
成因:
精练不匀;中途停车较久。
3.强力下降
成因:
稳定剂用量不够;布面双氧水浓度、pH过高或汽蒸时间过长。
4.局部手感差
成因:
泡花碱形成的沉淀。
退浆、煮练、漂白后半制品质量指标总汇
❑退浆率:
>95%
❑布面pH值:
7-8
❑毛效:
>8cm/30min或<1s
❑白度:
>80%
❑断裂强力
三、次氯酸钠漂白(NaOCL)(sodiumhypochloritebleaching)
•商品次氯酸钠溶液含有约150g/l(12.5%)的有效氯,
pH值为11.5。
在溶液中有碱存在以防止水解。
•NaOCl不稳定,不可能制成纯NaOCl,因此其浓度不
能用NaOClg/L等表示,而用有效氯g/L等表示。
漂白的有效成分(activeingredient)
碱性中性弱酸强酸
主要成分[ClO-][HOCl][HOCl][Cl2]
漂白速度最低最快
。
次氯酸钠溶液的组成随PH值的改变而变化。
•氯漂有效成分为次氯酸和氯气。
•HOCl的最大浓度发生在PH为4.7,而纤维素的最大降解发生在PH为7.8。
•在生产上既要考虑一定的漂白速率,又要使纤维素损伤较小,二者兼顾(一般pH=10左右)。
漂白机理(bleachingmechanism)
Ø棉纤维中的天然色素的化学结构尚不清楚,根据有机色素结构,推断棉色素中含有共轭双键的化合物,具有可移动的π电子。
在漂白时,色素结构中的部分双键得到饱和,使原有共轭双键体系中断,π电子的移动范围变小,天然色素的发色体系遭到破坏而消色,达到漂白目的。
它们如何可使色素中的部分双键饱和呢?
一般认为,HOCL和Cl2在漂白时会发生如下降解:
HOClHO-+Cl+
Cl2Cl-+Cl+
HOCl·OH+·Cl
HOCl+ClO-ClO·+Cl-+·OH
HOCllightHCl+[O]
这些分解产物能使色素中的部分双键饱和,达到消色的目的。
棉纤维用NaClO漂白时,不仅天然色素会消色,纤维素也会发生降解,其他杂质也会发生不同的化学反应。
例如:
HOCl在纤维素上放出氧,同时生成HCl:
HOCl+cellulosecellulose·[O]+HCl
杂质的氧化比纤维素的氧化速率快。
Ø次氯酸钠漂白纤维损伤最大,部分是潜在损伤。
次氯酸钠漂白工艺(bleachingtechnics)
退浆精练织物→浸轧漂液(100%~120%,有效氯1~5g/L,pH值10)→堆置(30~90min)→水洗→酸洗(硫酸2~4g/L,温度50℃)→堆置(15~30min)→水洗→脱氯(大苏打1~2g/L,室温)→水洗→开、轧、烘
酸洗(acidwashing)
Ø硫酸2~4g/L,温度50℃,堆置15~30分钟。
NaOCl+NaCl+H2SO4→Na2SO4+H2O+Cl2↑2NaOCl+H2SO4→Na2SO4+HOCl→HCl+(O)
HOCl→HCl+(O)
2HOCl→H2O+Cl2↑+(O)
Ø酸洗能促使残留在织物上的NaOCl进行分解,进一步提高白度(1~3%)和去除金属性杂质(斑渍)等效果。
脱氯(dechloridizing)
残氯给某些不耐氯漂的活性染料的染色印花带来不利,并引起含氮树脂进行树脂整理时吸氯泛黄和氯损现象,必须脱氯。
Ø过氧化氢脱氯(dechloridizing)
H2O2+Cl2→HCl+O2
H2O2脱氯效果好,但价格贵。
Ø硫代硫酸钠(大苏打Na2S2O3¡¤5H2O)
2Na2S2O3+Cl2→Na2S4O6+2NaCl
大苏打脱氯用量1~2g/L,室温浸轧后,热水洗即可,此工艺脱氯效果好,工艺简单,不损伤纤维,但易在织物形成残留硫,而引起泛黄,所以大苏打脱氯后,必须将残留硫清洗干净。
Ø亚硫酸氢钠脱氯
NaHSO3+Cl2+H2O→NaHSO4+NaCl
思考题:
1、次氯酸钠漂白后为什么要进行酸洗和脱氯?
方法?
2、次氯酸钠漂白时,pH值控制在什么范围为宜,为什么?
3、pH在近中性范围内漂白是比较危险的¡ª¡ª为什么?
次氯酸钠漂白工艺条件分析
(一)漂液pH值的影响:
pH=10左右
•pH2~4,漂白速率很快,纤维损伤也不大,但此时溶液中有大量氯气逸出,对劳动保护不利;另外漂白速率太快,工艺不宜控制,在实际生产中不用。
•pH在近中性范围内,漂白速率中等,但纤维损伤最严重,其中部分是潜在损伤。
要避免NaOCl中性漂白。
•pH=10左右(生产中用),纤维损伤较低,虽然漂白速率慢,但可适当延长时间,满足白度要求。
另外工艺容易操作和控制。
(二)温度和时间的影响(effectoftemperatureandtime)
1.温度室温或20~35℃。
温度高,V漂白,快,但纤维损伤大;温度太低,漂白时间太长,不符合生产要求。
一般20~35℃,夏季控制在35℃以下,冬季可适当加温。
2.时间
20~35℃,有效氯1~3g/L,pH10左右,漂白时间30~60min。
60℃处理6.8min,与20℃处理360min,白度相似
结论:
漂白时间过长,降低DP,并使织物手感发硬;冬天温度低,时间适当长些,60min;夏天温度高,时间适当短些,30min;即30~60min
(三)浓度的影响(effectofconcentration)
•轧漂工艺中,有效氯3~5g/L,浸漂,淋漂有效氯0.5~1.5g/L。
(补充液浓度要高,湿布轧漂,更高)(见表3-11)
•有效氯1~5g/L,纤维损伤随浓度增加而增大,白度也有一定提高,但两者并不成正比。
•一般厚织物或煮练不充分的织物,漂液浓度可高些。
氯漂特点(characteristics)
•氯酸钠对棉纤维共生物去除能力很弱,因此必须有较好的退浆和煮练效果。
•氯漂成本低,工艺简单,设备成本低。
•次氯酸钠是强氧化剂,对织物有损伤,酸也要损伤织物,若停车时间较长(10min),要放掉漂液和酸洗液。
•用活性染料染纱后的色织物,不能用氯漂进行大整理。
•国际上趋势,氯漂工艺已被淘汰,用氧漂工艺。
空气0.002mg/L,0.25mg/L人要死亡(
四、亚氯酸钠漂白(sodiumchloritebleaching)
(一)亚氯酸钠溶液的性质
1.水解NaClO2+H2O≒HClO2+NaOH
2.电离HClO2≒H++ClO2-K20=1.4*10-2pK=1.85
3.ClO2-分解
5ClO2-+4H+→4ClO2+Cl-+2H2O
3ClO2-→2ClO3-+Cl-
ClO2-→Cl-+2(O)(少量)
ØClO2是漂白有效成分,有毒,腐蚀性强
漂白的有效成分(activeingredient)
一般认为亚氯酸存在是漂白的必要条件,而ClO2是与漂白有关的有效成分。
因此,亚漂速率随pH3.5~4.5(4.6~5.5)降低而加快。
而HClO2、ClO2含量随pH下降而升高。
(二)亚氯酸钠漂白工艺(bleachingtechnics)
1.特点:
在正常漂白条件下,只局限把纤维素端基的潜在醛基氧化成-COOH,对主链上甙键基本上不反应,对纤维素损伤很小。
Ø白度最佳,工艺路线短,去除棉籽壳能力强,对纤维损伤小。
2.轧蒸工艺条件(pad-steamprocesstechnics)
工艺流程:
轧漂液---汽蒸---水洗----脱氯----水洗
工艺处方及条件:
亚氯酸钠15~25g/L
活化剂、稳定剂适量
漂液pH4~4.5
汽蒸95~100℃,0.5~1h
活化剂(activator)
•ClO2是与漂白有关的有效成分,但亚氯酸钠只有在弱酸性(pH<5.5)时才能显著分解出ClO2,商品亚氯酸钠是碱性,要把碱性的亚氯酸钠转变成酸性就必须加酸性物质。
•NaClO2溶液在酸性条件下进行漂白。
但酸性条件下NaClO2漂白液不稳定,要释放出ClO2有害气体,污染环境,并使漂白液的有效成分下降。
因此在亚漂液中加入一定量的活化剂,在开始浸轧漂液时近中性。
在随后汽蒸时,活化剂释放出H+,使漂白时pH下降,NaClO2分解成ClO2速率加快,而ClO2是漂白主要成分,从而达到漂白目的。
作为活化剂(activator)需具备条件:
Ø40℃以下,漂液应是稳定的,一般应能保存24小时以上;
Ø对设备无显著腐蚀作用;
Ø在加热汽蒸时释酸迅速;
Ø无显著影响漂白效果的副反应;
Ø用量少,成本低。
活化剂种类(activatortype)
•酸类活化剂:
醋酸、蚁酸、乳酸
•铵盐活化剂:
硫酸铵、氯化铵、过硫酸铵
•酯类活化剂
思考题:
亚氯酸钠漂白时,pH值为何控制在4-4.5?
实际生产中是如何控制亚氯酸钠漂液的pH值的?
第七节棉织物短流程前处理工艺(preparatoryprocess)
•将传统前处理的退、煮、漂三个工序合并为一步或者二步完成
短流程前处理工艺中几个关键问题
•严格控制好过氧化氢漂白工艺条件
•提高浸轧效率
•良好的配套助剂
•合理的配套设备
退煮漂合一前处理工艺常见问题有:
•退浆不净造成原因有:
水洗不充分,造成已分解的浆料分子重新粘到织物上。
•退浆风干印造成原因有:
织物退浆时若停车时间长、暴露于空气中的织物会风干泛黄。
•锈斑造成原因有:
蒸箱用铁板制,有铁锈。
擦伤造成原因有:
a穿布路线上摩檫力太大;
b织物堆层太乱,出箱时硬拉造成。
•
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