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        棉織物堿氧和酶氧一浴前處理比較

        2011-11-23 08:15:00許志忠申寶平
        關(guān)鍵詞:硅酸鈉白度強(qiáng)力

        許志忠, 申寶平

        (1.河南工程學(xué)院 材料與化學(xué)工程系,河南 鄭州 450007;2.焦作市聯(lián)盟衛(wèi)生材料有限公司,河南 焦作454150)

        棉織物前處理包括退漿、煮練、漂白等過程,前處理的效果直接影響織物后續(xù)的染色、印花、整理等染整生產(chǎn)加工,所以棉織物前處理是棉織物染整加工的關(guān)鍵步驟[1].傳統(tǒng)的棉織物前處理生產(chǎn)工藝主要使用氫氧化鈉為主要的前處理劑,使棉纖維所含的果膠、木質(zhì)素、蠟質(zhì)等雜質(zhì)在熱的氫氧化鈉溶液中發(fā)生溶脹,然后通過機(jī)械作用去除.但是,棉織物前處理過程中氫氧化鈉的用量較大,處理不當(dāng)容易對織物的機(jī)械性能造成一定的損傷,印染廢水凈化過程的難度也較大[2].

        清棉師Scolase100T是由多種生物復(fù)合酶和螯合分散劑組合而成的陰離子型產(chǎn)品,外觀呈淡橘黃色顆粒狀,易溶于50~60 ℃的水,其1%水溶液的pH值為11~12.在高溫條件下,它與過氧化氫協(xié)同作用,能有效分解纖維素纖維的雜質(zhì)(果膠質(zhì)、蠟質(zhì)、灰分以及其他有機(jī)物),使雜質(zhì)迅速降解溶于熱水或被去除[3].本試驗采用上海市紡織科學(xué)研究院化學(xué)工程中心研制的高效綠色前處理助劑清棉師Scolase100T作為棉織物前處理助劑,通過正交試驗對其與氫氧化鈉對棉織物的前處理效果進(jìn)行了比較.

        1 試驗部分

        1.1 試驗材料

        純棉織物:純棉機(jī)織物平紋坯布,256*256根/10 cm,紗支為27.8 tex(坯布經(jīng)向拉伸強(qiáng)力為477.6 N).

        化學(xué)藥品:過氧化氫、氫氧化鈉、硅酸鈉(均為分析純);清棉師Scolase100T、滲透劑JFC、洗滌劑(均為工業(yè)品).

        試驗儀器:HH-S電子恒溫水浴鍋(河南),F(xiàn)A2004電子天平(上海),SBD—1B織物白度測定儀(浙江),HD026N織物強(qiáng)力測定儀(江蘇).

        1.2 試驗方法

        在染杯內(nèi)加入一定量的水,按工藝處方依次加入硅酸鈉、氫氧化鈉(或清棉師)、滲透劑JFC和過氧化氫,然后放入織物,控制升溫速率,約50 min,將前處理溶液從55 ℃加熱到100 ℃,再恒溫至規(guī)定的處理時間.在加熱過程中要不斷翻動織物,不可將織物長久地露在前處理液面以外,然后經(jīng)熱水洗、皂洗、熱水洗、冷水洗和晾干,最后測定織物的白度、失重率、毛效和拉伸強(qiáng)力.

        1.3 測試方法

        根據(jù)生產(chǎn)過程中對前處理半成品的要求,測試不同前處理條件下織物的有關(guān)性能,從而評定工藝條件的合理性,測試的主要項目有織物白度指數(shù)、織物失重率、織物毛細(xì)管效應(yīng)和織物拉伸強(qiáng)力.

        1.4 正交試驗方案設(shè)計

        正交試驗設(shè)計的理論和方法是在解決實際問題的過程中形成和發(fā)展起來的科學(xué)手段,正交試驗結(jié)合直觀分析與方差分析,可以找出最佳的工藝條件和最顯著的影響因素.為了確定氫氧化鈉和清棉師分別作為煮練劑的最佳前處理工藝條件,根據(jù)生產(chǎn)實際主要的影響因素,選定了前處理工藝中的過氧化氫、氫氧化鈉(或清棉師)、硅酸鈉、滲透劑和時間作為試驗因素,各因素取4個水平,選用L16(45)正交表進(jìn)行正交試驗設(shè)計[4].

        分別用氫氧化鈉和清棉師作為退漿、煮練劑,選定了5個因素、4個水平的正交試驗方案,設(shè)計的因素、水平方案如表1和表2所示.

        表1 氫氧化鈉作為前處理助劑的因素、水平方案(浴比1∶20,織物10 g)Tab.1 Orthogonal test design of NaOH as pretreatment agent

        表2 清棉師作為前處理助劑的因素、水平方案(浴比1∶20,織物10 g)Tab.2 Orthogonal test design of Scolase100T as pretreatment agent

        2 結(jié)果與討論

        2.1 以氫氧化鈉作為前處理助劑的試驗結(jié)果

        根據(jù)設(shè)計的正交試驗方案,以氫氧化鈉作為前處理助劑的試驗結(jié)果如表3、表4和表5所示.

        表3 氫氧化鈉作為前處理劑的正交試驗結(jié)果Tab.3 Orthogonal test results of NaOH as pretreatment agent

        續(xù)表3

        表4 方差分析Tab.4 The analysis of variance

        表5 因子主次順序Tab.5 The order of factor

        根據(jù)表3、表4和表5的試驗結(jié)果,綜合分析得到:第一,影響白度的因素由大到小依次為過氧化氫、時間、硅酸鈉、JFC和氫氧化鈉;影響毛效的因素由大到小依次為JFC、硅酸鈉、過氧化氫、時間和氫氧化鈉;影響強(qiáng)力的因素由大到小依次為過氧化氫、氫氧化鈉、硅酸鈉、時間和JFC;影響失重率的因素由大到小依次為硅酸鈉、氫氧化鈉、JFC、時間和過氧化氫.第二,隨著過氧化氫用量的增加,織物的白度增加,毛效變化不大,強(qiáng)力下降,失重率基本不變化;隨著氫氧化鈉用量的增加,織物的白度、毛效和失重率變化不大,而強(qiáng)力下降;隨著硅酸鈉用量的增加,織物的白度、毛效和失重率變化不大,強(qiáng)力增加;隨著時間的延長,織物的白度、毛效、強(qiáng)力和失重率均變化不大.第三,除JFC影響毛效接近較顯著水平(*)外,其他各因素的顯著性F值均達(dá)不到較顯著的Fα臨界值水平(2.49).第四,綜合考慮各因素的影響,采用過氧化氫4 g/L、氫氧化鈉6 g/L、硅酸鈉9 g/L、滲透劑JFC1g/L和時間為100 min的工藝作為最佳工藝.

        2.2 以清棉師作為前處理助劑的試驗結(jié)果

        根據(jù)設(shè)計的正交試驗方案,以清棉師作為前處理助劑的試驗結(jié)果如表6、表7和表8所示.

        表6 清棉師作為前處理劑的正交試驗結(jié)果Tab.6 Orthogonal test results of Scolase100T as pretreatment agent

        表7 方差分析Tab.7 The analysis of variance

        表8 因子主次順序Tab.8 The order of factor

        同樣,根據(jù)表6、表7和表8的試驗結(jié)果,綜合分析得到:第一,影響白度的因素由大到小依次為過氧化氫、硅酸鈉、時間、JFC和清棉師;影響毛效的因素由大到小依次為過氧化氫、JFC、清棉師、時間和硅酸鈉;影響強(qiáng)力的因素由大到小依次為JFC、過氧化氫、時間、硅酸鈉和清棉師;影響失重率的因素由大到小依次為清棉師、時間、硅酸鈉、過氧化氫和JFC.第二,隨著過氧化氫用量的增加,織物的白度增加,強(qiáng)力下降,毛效和失重率變化不大;隨著清棉師用量的增加,織物的白度增加,強(qiáng)力、毛效和失重率變化不大;隨著硅酸鈉用量的增加,織物的白度增加,強(qiáng)力、毛效和失重率變化不大;JFC用量的變化對各指標(biāo)影響不大;隨著時間的延長,織物的白度和失重率增加,毛效和強(qiáng)力變化不大.第三,除過氧化氫影響毛效達(dá)到較顯著水平(*)外,其他各因素的顯著性F值均沒有達(dá)到較顯著的Fα臨界值水平(2.49),所以過氧化氫是最重要的影響因素.第四,綜合考慮各因素的影響,采用過氧化氫6 g/L、清棉師2 g/L、硅酸鈉7 g/L、JFC 3 g/L和時間為80 min的工藝作為最佳工藝.

        表9 最佳工藝方案Tab.9 The best pretreatment process

        根據(jù)表3和表6試驗結(jié)果的平均值,通過比較可知,清棉師作為煮練劑的工藝,織物的白度略高于氫氧化鈉作為煮練劑的工藝,織物的強(qiáng)力和重量損失也很小.清棉師作為煮練劑的工藝在減少強(qiáng)力和重量損失方面有著顯著的優(yōu)勢.

        2.3 工藝方案的驗證

        將正交試驗所得到織物的白度、毛效、強(qiáng)力和失重率試驗數(shù)據(jù),經(jīng)過進(jìn)行極值、極差與方差大小的分析,比較了各因素對試驗數(shù)據(jù)影響的程度,確定了最佳工藝方案,如表9所示.對確定的工藝方案進(jìn)行試驗驗證,平行試驗3次所得結(jié)果如表10所示.

        表10 最佳工藝方案的驗證結(jié)果Tab.10 The results of best pretreatment process

        通過試驗驗證,氫氧化鈉和清棉師作為煮練劑都能起到去除果膠質(zhì)、木質(zhì)素和蠟狀物質(zhì)的目的.經(jīng)氫氧化鈉煮練的織物白度低,強(qiáng)力和重量損失較大;經(jīng)清棉師煮練的織物白度略高,強(qiáng)力和重量損失較小,處理時間較短,處理液的起始pH值為11,排放的廢水pH值為8.4,接近中性,污染較少.

        3 結(jié)論

        (1)在棉織物前處理煮漂溶液中,氫氧化鈉和清棉師均是良好的煮練劑,都能夠去除果膠質(zhì)、木質(zhì)素、蠟狀物質(zhì)、灰分以及其他有機(jī)物.

        (2) 隨著氫氧化鈉用量的增加,織物的白度、毛效和失重率變化不大,但強(qiáng)力下降;隨著清棉師用量的增加,織物的白度增加,強(qiáng)力、毛效和失重率變化不大.

        (3)清棉師與過氧化氫的協(xié)同效應(yīng)較好,二者主要控制過氧化氫的影響;氫氧化鈉與過氧化氫的協(xié)同作用不好,二者的影響均要控制,才能使工藝穩(wěn)定.

        (4)清棉師作為煮練劑可減少生產(chǎn)環(huán)境中的空氣污染,工藝條件溫和,處理液的起始pH值為11,排放的廢水pH值為8.3,接近中性,有利于廢水治理.

        (5)清棉師作為煮練劑的工藝在減少強(qiáng)力和重量損失方面有著顯著的優(yōu)勢,適用于棉織物,有著良好的應(yīng)用推廣價值.

        參考文獻(xiàn):

        [1] 王菊生. 染整工藝原理[M].北京: 紡織工業(yè)出版社,1990:78-84.

        [2] 趙濤. 染整工藝學(xué)[M].北京: 中國紡織出版社,2005:121-125.

        [3] 程廷偉, 張影, 王琳. Scolase100T用于滌棉煮漂—浴法工藝[J].印染,2004,30(23):19-20.

        [4] 丁正生. 概率論與數(shù)理統(tǒng)計應(yīng)用[M].西安: 西北工業(yè)大學(xué)出版社,2003:59-63.

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