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超聲波技術在棉針織物低溫練漂中的應用

2019-03-07浙江工業職業技術學院 李志剛

?? 摘要采用超聲波技術,在氧漂精練劑HK-1039協同作用下,對純棉針織物進行低溫前處理。測試并分析了pH、氧漂精練劑用量、雙氧水用量、處理時間、處理溫度和超聲波頻率對前處理效果的影響,并將低溫前處理和傳統前處理工藝效果進行對比。結果表明,最佳工藝pH值為10、氧漂精練劑HK-1039用量為8g/L、雙氧水用量為20mL/L、時間80 min、溫度55、超聲波頻率為40 kHz;低溫前處理的白度與毛效基本可達到傳統前處理工藝效果,且強力損失率較低。

?? 關鍵詞棉針織物? 氧漂精練劑HK-1039? 超聲波? 低溫前處理? 白度? 毛效? 強力損失率

純棉針織物含有多種天然雜質,一般采用高溫堿煮及高溫氧漂的前處理工藝,雖具有良好的前處理效,但處理條件劇烈,織物強力易受損傷,且手感差、能耗大、排污量大,嚴重影響企業的效益。因此,開發低溫、環保和高效的前處理工藝具有重要意義。

??? 近年來,研究者在不斷研究雙氧水活化漂白新技術,可在較低溫度下有效催化雙氧水的分解,達到較好的漂白效果。另外,超聲波技術在紡織品濕加工方面的研究已有多年。超聲波在液體中會產生強烈的空穴效應,能從分散、排氣、擴散3個方面影響前處理進程,具有經濟、縮短加工時間、纖維損傷小和加工效率高的特性。氧漂精練劑HK-1039是堿劑、鹽類的特殊非離子表面活性劑復配物,適用于棉針織物的練漂處理。本試驗借助于超聲波技術的應用,在氧漂精練劑HK-1039協同作用下,探討純棉針織物低溫練漂工藝。

? ??1 試驗

??? 1.1 試驗材料及儀器

織物:18tex (32S)純棉汗布。

試劑:30%雙氧水、硅酸鈉、氫氧化鈉(均為化學純)、氧漂精練劑HK-1039(寧波華科紡織助劑有限公司)。

儀器:YG (B) 871型毛細管效應測定儀(南通宏大實驗儀器有限公司)、YG (B) 026D電子織物強力儀(溫州大榮紡織儀器有限公司)、WSB-2白度計(上海昕瑞儀器儀表有限公司)、GZX-9070MBE數顯鼓風干燥箱(上海博迅實業有限公司醫療設備廠)、HH-6數顯恒溫水浴鍋。

?? ?1.2 前處理工藝

工藝流程:

坯布→室溫入工作液→升溫、保溫→熱水洗2遍→烘干。

??? 工藝處方及條件:

氧漂精練劑HK-1039?? ????????8g/L

30%雙氧水?? ????????????20mL/L

?? ?硅酸鈉?? ?????????? ? 5g/L

??? pH?? ????????????? 10

?? ?浴比??? ???????????? 150

? ??溫度?? ??????????? ?? 65

?? ?時間?? ??????????????60min

?? ?超聲波頻率??? ????????? 30kHz

1.3 測試方法

1.3.1 白度

GB/T 8424.2-2001《紡織品色牢度試驗相對白度的儀器評定方法》測定。

1.3.2 毛效

參照FZ/T 01071-2008《紡織品毛細效應試驗方法》測定。

1.3.3斷裂強力

根據GB/T 3923.1-2013《紡織品織物拉伸性能第1部分斷裂強力和斷裂伸長率的測定(條樣法)》測定斷裂強力,并計算強力損失率。

2 結果與討論

2.1 低溫前處理工藝參數優化

2.1.1 練漂液pH值的影響

參照1.2工藝,設定:氧漂精練劑HK-1039的用量6g/L、雙氧水10 mL/L,改變練漂液的pH 值進行前處理,pH值對前處理效果的影響見表1。

??????????????? 1 pH值對織物前處理效果的影響

pH

白度/%

強力損失率/%

30 min毛效/cm

7

31.35

2.8

5.1

8

37.12

2.1

6.7

9

45.34

2.1

7.3

10

59.65

2.2

9.4

11

58.22

3.7

9.2

12

57.18

3.6

9.1

??? 由表1可知,隨著練漂液pH值增大,白度和毛效值增加較快;但當pH值大于10,白度和毛效變化趨勢減緩,強力損失率增大,反映了練漂液堿性增加后,棉織物內在損傷正在加劇。因此,確定pH值為10。

??? ?2.1.2 氧漂精練劑用量的影響

參照1.2工藝,雙氧水用量為l0mL/L,改變氧漂精練劑HK-1039用量進行前處理,氧漂精練劑用量對前處理效果的影響,見表2。

???????? 2 氧漂精練劑HK -1039用量對織物前處理效果的影響

氧漂精練劑HK-1039/ gL-1)

白度/%

強力損失率/%

30min毛效/cm

2

37.21

1.3

5.3

4

42.25

1.4

6.2

6

48.41

2.1

7.2

8

60.63

2.2

9.3

10

63.49

3.7

9.4

12

65.61

4.9

9.4

??? 由表2可知,隨氧漂精練劑HK-1039用量增加時,白度、強力損失率和毛效值都呈增加趨勢;但當氧漂精練劑HK-1039用量大于8g/L以后,白度和毛效值增加趨勢減緩,強力損失率增加明顯。因此,確定氧漂精練劑HK -1039用量為8g/L。

??? 2.1.3 雙氧水用量的影響

參照1.2工藝,改變雙氧水用量進行前處理,雙氧水用量對前處理效果的影響,見表3。

3 雙氧水用量對織物前處理效果的影響

雙氧水/(mLL-1)

白度/%

強力損失率/%

30 min毛效/cm

5

46.37

1.3

5.4

10

51.14

1.7

6.3

15

60.14

2.1

9.3

20

65.79

2.6

9.5

25

70.06

5.9

9.8

30

76.16

8.8

9.9

??? 由表3可知,隨著雙氧水用量的增加,白度與毛效在起始階段快速增加,強損率慢速增加;雙氧水用量達到20mL/L之后,白度與毛效增加緩慢,而強損率增加幅度加快。隨著練漂液中雙氧水用量的增加,分解的有效氧濃度增加,促使棉織物雜質被快速氧化分解并去除,白度與毛效得到;當雙氧水濃度超過所需值時,棉纖維天然雜質已基本去除,多余的氧化劑將導致織物強力損失率增大。因此,確定雙氧水合理用量為20mL/L。

??? 2.1.4 處理時間的影響

參照1.2工藝,改變處理時間進行前處理,處理時間對前處理效果的影響,見表4。

4 處理時間對織物前處理效果的影響

時間/min

白度/%

強力損失率/%

30min毛效/cm

50

36.21

1.8

4.2

60

45.47

2.1

5.8

70

54.66

2.5

7.3

80

67.54

4.4

9.7

90

69.02

6.1

10.2

100

69.87

8.9

10.4

??? 由表4可知,隨處理時間的延長,白度、強力損失率和毛效值逐漸增大;當處理時間達到80min,練漂液中雙氧水對棉纖維雜質的氧化反應基本到平衡狀態,白度與毛效已趨于平衡,再隨著時間延長,處理效果無明顯變化,但強力損失率仍有增加。因此,確定處理時間為80min。

??? 2.1.5 處理溫度的影響

??? 參照工藝1.2,處理時間80min,改變處理溫度進行前處理,處理溫度對前處理效果的影響,見表5。

???????????????? 5 處理溫度對織物前處理效果的影響

溫度/℃

白度/%

強力損失率/%

30min毛效/cm

45

47.45

1.7

4.2

55

66.67

1.9

9.3

65

69.35

3.4

9.7

75

71.45

4.7

9.9

85

73.84

6.3

10.9

95

74.71

8.9

11.3

? ??由表5可知,煮漂液溫度由45℃上升到55℃時,白度和毛效值都隨之快速增加。這是由于溫上升,雙氧水分解的速率加快,在超聲波空穴效應協同推動力下,促使棉織物雜質氧化分解和去,在低溫條件下,雙氧水對棉纖維氧化損傷較小,強力損失率在2%以內。當溫度繼續上升時,速練漂液中雙氧水的分解,對棉纖維氧化損傷也快速增加,強力損失率增加幅度加快,由于超聲的有效空穴效應與溫度成反比,溫度上升使空穴效應開始減弱,抵消與雙氧水的漂白協同作用,使白度與毛效值增加趨于緩和。因此,確定工藝處理溫度為55℃。

??? 2.1.6 超聲波頻率的影響

??? 參照工藝1.2,設定時間70min,改變超聲波頻率進行前處理,觀察超聲波頻率對前處理效果的影響,見表6。

??? 由表6可知,當超聲波頻率為3040kHz時,超聲波低頻率被練漂液吸收且消耗能量不多,促使對練漂液的空穴作用影響明顯,練漂液對織物攪拌與滲透擴散速率的加快,使氧漂精練劑分子和氧水分子與纖維之間的摩擦碰撞機會加大,白度、強力損失率與毛效都同時增加;? 當超聲波頻率大于40kHz以后,超聲波頻率產生的大部分能量傳給練漂液熱能,盡管可以使練漂液溫度稍有上升趨勢,但同時使練漂液產生的波幅變小,對練漂液的空穴作用明顯減弱,使得織物的白度、強力損失率與毛效反而略有下降。因此,確定超聲波頻率為40 kHz。

6 超聲波頻率對織物前處理效果的影響

超聲波頻率/KHz

白度/%

強力損失率/%

30min毛效/cm

30

65.41

1.6

9.2

40

67.61

1.9

10.1

50

66.34

1.7

9.3

60

61.41

1.7

9.2

70

60.24

1.8

9.1

80

59.72

1.6

9.3

2.2? 不同工藝對棉針織物前處理效果對比

采用低溫前處理最佳方案,使用超聲波技術( 40kHz)或未采用超聲波技術,與傳統前處理工藝進行對比試驗,并設定傳統工藝配方及條件為練漂液pH10.5、雙氧水8mL/L、硅酸鈉Sg/L、時間60min、溫度100℃,浴比都為150。

??? 處理后的棉針織物分別進行性能測試,結果見表7。

7 傳統工藝和新工藝的前處理效果對比

項目

白度/%

強力損失率/%

30min毛效/cm

采用超聲波前處理工藝

67.94

1.9

10.1

未采用超聲波前處理工藝

50.18

1.1

6.5

傳統工藝

73.13

5.2

12.3

??? 由表7可知,采用超聲波技術,在氧漂精練劑協同作用下,對棉針織物一浴法練漂,其白度值可達到65%以上,毛效在10cm以上,與傳統工藝比較,織物的強力損失率明顯降低;按新工藝未應用超聲波技術,盡管損失率只有1.1%,但毛效與白度也明顯偏低,不符合表7傳統工藝和新工藝的前處理效果對比棉針織物的前處理品質要求。因此,應用超聲波技術對前處理有一定促進作用。

?? ?3 結論

?? ?1)采用超聲波技術,在氧漂精練劑協同作用下可以對純棉針織物進行有效的練漂處理,經優化后的工藝參數為:練漂液pH值為10;氧漂精練劑HK-1039用量為8g/L;雙氧水用量為20mL/L;處理時間為80min;處理溫度為55℃,超聲波頻率為40kHz。

??? 2)采用超聲波低溫前處理工藝,白度可達到65%以上,毛效在10cm以上,強力損失率在2.0%以內。

?? ?3)與傳統工藝相比,采用該工藝,可以使練漂處理溫度從100℃降到55℃,有利于印染企業提高產質量和促進節能減排。

?? ?參考文獻:

??? [1] 羅維新,秦新波,李春光等.棉型織物的低溫低堿一步法前處理[J].印染,2013(2):19-23.

??? [2] 費浩鑫,茹勝伍.純棉織物退煮漂一步法前處理工藝探討[J].印染,1997(6):12-15.

??? [3] 陳志華,王晶,徐紅,等.棉織物低溫氧漂穩定劑和活化劑[J].印染,2011(11):1-4.

??? [4] 李志剛.超聲波技術在羊絨低溫染色中的應用[J].針織工業,2012(9):51-52.

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