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從環(huán)保角度談織物后整理對上漿的要求
集萃印花網  2010-10-09 00:00:00
    【集萃網觀察】以紗為經線的織物,在織造前都必須經過上漿處理,以提高經紗的強力、耐磨性及光滑程度,從而減少經紗斷頭,保證織布順利進行。經紗上漿后織造成織物,織物進入印染加工。印染加工的第一個工序是退漿。退漿一方面要求退得凈,同時不損傷纖維,另一方面要求退漿廢水對環(huán)境的污染小,易處理。在印染廠里,前處理產生的COD數(shù)量占總COD排放量的60%~7O%,其中退漿大約占80%,也就是說,印染廠的總COD排放量中,退漿占了50%~55%。這些要求除了與采用的退漿方法有關外,主要取決于上漿所用的漿料。

  1 目前常用的退漿方法及適用的漿料和特點

  1.1 酶退漿

  1.1.1 工藝流程

  浸軋溫水→浸軋酶液→汽蒸(堆置)→水洗

  退漿液組成:淀粉酶1~2 g/L。

  1.1.2 品種適應性

  淀粉酶退漿僅適用于純淀粉漿或以淀粉漿為主的、PVA含量較低的漿料上漿的織物。

  1.1.3 特點

 。1)去除淀粉漿料效果較佳;

 。2)退漿效率高,速度快,對纖維無損傷;

 。3)對其它漿料及天然雜質去除較少。

  1.1.4 原理

  淀粉酶的種類按作用方式分為α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、支鏈淀粉酶和異淀粉酶等。淀粉酶退漿主要采用α-淀粉酶。α-淀粉酶可快速切斷淀粉大分子內部的α-1,4苷鍵,催化分解無一定規(guī)律,與酸對纖維素的水解作用很相似,形成的水解產物是糊精、麥芽糖和葡萄糖。它使淀粉糊的粘度降低很快,有很強的液化能力,如圖1所示。

  不同來源的α-淀粉酶具有不同的熱穩(wěn)定性和最適反應溫度。目前市售的淀粉酶制劑可以分為四類:

 。1)耐高溫α-淀粉酶:以地衣芽抱桿菌所產的α-淀粉酶耐熱性最高,其最適反應溫度達95℃左右,瞬間可達1O5~110℃,因此該酶又稱耐高溫α-淀粉酶。

 。2)中溫淀粉酶:由枯草桿菌所產的α-淀粉酶,最適反應溫度為7O℃,又稱中溫淀粉酶。

 。3)非耐熱性α-淀粉酶:來源于真菌的α-淀粉酶,最適反應溫度僅為55℃左右,屬非耐熱性α-淀粉酶。這類淀粉酶一般不用作退漿酶。

  (4)寬溫幅淀粉酶:通過基因重組技術開發(fā)的能在較寬溫度范圍內使用的酶,最佳使用溫度視產品而異,如Novozymes公司的Suhong Desizyme 2000L,其使用溫度范圍為2O~95℃ ,石家莊聯(lián)邦科特化丁有限公司的液體寬溫幅淀粉酶OPT一260的使用溫度范圍為4O~110℃。

  目前使用的淀粉類漿料主要是變性淀粉,各類淀粉酶對各類變性淀粉的分解程度有所差異,其排列次序為:原淀粉>非離子變性淀粉> 陰離子變性淀粉>陽離子變性淀粉,如圖1所示(指分解為還原糖的量)。

  圖1 碘量法測定巾溫α-淀粉酶對各類淀粉的分解率

  1.2 堿退漿

  1.2.1 工藝流程

  軋堿→汽蒸(堆置)→熱水洗→冷水洗

  退漿液組成:燒堿8~ 18 g/L,潤濕劑1~2g/L。

  1.2.2 品種適應性

  (1)適用于以淀粉或淀粉為主、上漿率較低的織物,以及化學漿料(聚丙烯酸類漿料)與其它漿料混合上漿的織物。

 。2)用于PVA漿料的退漿效果不好。

  因為任何酯類的物質,在燒堿作用下,很容易被水解,聚乙烯醇中的酯基也不例外。PVA的水溶性取決于PVA的聚合度和醇解度。PVA中的酯基水解,醇解度提高,使PVA 的水溶性大大降低,凝結性能更強,這無疑加大了退漿的難度。

  另外。PVA漿料在堿中溶解度下降,會發(fā)生凝聚(膠)。即使是用堿量很低的氧漂工藝,用NaOH調節(jié)pH 值至10.5~ 11,在浸軋工藝液時,織物上的PVA亦會溶落至工作液中,隨時形成凝膠。凝膠粘附在織物上或導布輥上,將會形成很難去除的漿斑,經印染加工后產生疵病。

  1.2.3 特點

  (1)成本低,燒堿可利用煮練或絲光廢堿,又不損傷棉纖維;

  (2)用淀粉上漿的織物堿退漿效果不及酶退漿。

  1.2.4 退漿原理

  在熱堿液中,淀粉和變性淀粉、羧甲基纖維素等天然漿料以及PVA和PA類等合成漿料都會發(fā)生溶脹,從凝膠狀態(tài)轉變?yōu)槿苣z狀態(tài),與纖維的粘附變松,再經機械作用,就較容易從織物上脫落下來。另外,某些含有羧基的變性淀粉和聚丙烯酸類漿料以及羧甲基纖維素,在熱的稀堿液中會生成水溶性較高的鈉鹽,溶解度增大,在水洗過程中這些溶解的漿料就被洗除。

  從上述分析可知。堿對大多數(shù)漿料來說沒有化學降解作用,溶落下來的漿料直接進入水洗槽。所以退漿廢液的COD值很高。

  1.3 氧化劑退漿

  用于退漿的氧化劑一般有亞溴酸鈉、H2O2、NaClO、過硫酸鹽等,目前主要采用雙氧水和過硫酸鹽二類。

  1.3.1 雙氧水退漿

  工藝流程:浸軋退漿液→汽蒸(堆置)→熱水洗→冷水洗

  退漿液組成:35%雙氧水5~10 g/L,穩(wěn)定劑3~5 g/L,燒堿10~20 g/L,潤濕劑1~4 g/L。

  1.3.2 過硫酸鹽退漿

  工藝流程:浸軋退漿液→汽蒸(堆置)→熱水洗→冷水洗

  退漿液組成:過硫酸鹽2~5 g/L,燒堿25~60 g/L,潤濕劑1~4 g/L。

  1.3.3 品種適應性

  適用于PVA及以PVA 為主與其它漿料混合上漿的合纖混紡和純紡織物,可以退除一切漿料。

  1.3.4 特點

 。1)退漿迅速,效果好,如果用雙氧水退漿還有部分漂白作用。過氧化氫退漿不僅對各種類型的淀粉,而且對PVA 漿料也有較好的退漿效果。

  (2)對纖維素有損傷。采用過硫酸鹽退漿時,織物降強嚴重,且對PVA的退漿效果還有疑問。有些印染廠經過二次堿氧,二次氧漂再加過硫酸鹽仍不能退除PVA的,其原因可能是:過硫酸鹽裂解PVA的條件尚不夠,PVA 被裂解的程度不夠,不足以改變PVA的水溶性和凝膠性。

  1.3.5 原理

  在堿性條件下,氧化劑可與淀粉大分子中的α-1,4一苷鍵和α-1,6-苷鍵、伯羥基和C—C鍵反應,使苷鍵斷裂,伯羥基被氧化為羧基,葡萄糖環(huán)發(fā)生開環(huán)、分裂,最終生成二氧化碳和水。在退漿的同時,纖維素纖維也會被氧化,因此退漿的工藝條件須嚴格控制,以免損傷纖維。

  也有人認為,開始階段的產物是醛,在堿性介質中,再使環(huán)斷裂而成為水溶性產物。

  堿性的過氧化氫溶液可使PVA 被氧化、降解,使其相對分子質量降低而溶于水,冉經水洗,很容易被洗除。

  2 PVA漿料的退漿性能

  2.1 熱處理對PVA溶解性的影響

  PVA是水溶性很好的漿料,但經上漿烘燥成膜后,其再溶性發(fā)生了變化,薄膜狀的PVA 比粉末狀的難溶得多。在高溫作用下如果條件劇烈,可能會使PVA 的羥基之間發(fā)生脫水反應,形成內醚。熱處理也會使?jié){膜中高聚物有結晶化的現(xiàn)象。這些都會造成PVA漿膜的溶解度降低。而退漿前的燒毛或預熱定形都有可能使PVA發(fā)生脫水和結晶化,漿膜變硬而溶解性變差,造成退漿困難,所以PVA上漿的織物最好在燒毛和預熱定形前退漿。

  圖2是溶解性與加熱時間(或加熱溫度)的變化曲線。由圖2可以看出,在同一溫度下,隨著熱處理時間的增加,溶解時間增加;在同一溫度下,隨著熱處理溫度的升高,溶解時問也增加。

  PVA薄膜的溶解性發(fā)生變化的根本原因在于隨著加熱時間的增加和加熱溫度的升高,PVA分子熱運動加劇,分子鏈排布越來越有序,加熱前沒有結晶的分子鏈重新結晶,致使結晶度提高,薄膜的溶解性降低。

  圖2 溶解性-加熱時間(加熱溫度)變化曲線

  2.2 PVA在水中的膨化時間

  要將PVA漿料有效地退除,必須讓PVA漿料膜膨化,讓水或氧化劑到達PVA分子的表面。不同的漿料所需要的膨化時間如表1所示。

  表1 不同漿料的膨化時間

  注:漿料薄膜60 mm×15 mm×0.2 mm,浸入水中50 min水溫2O℃,測試10次平均數(shù)。

  由表1可見,完全醇解型PVA 的膨化時間需要60 min以上?紤]到燒毛后PVA結晶的變化,還需延長時間。因而堿或堿氧一浴法退漿工藝,燒毛干落布后未經任何預處理,即在長車上進行退、煮處理,PVA漿膜不能得到充分膨化,就不可能在水中溶解或被氧化劑裂解。

  2.3 燒堿濃度對PVA粘度的影響

  圖3、圖4是燒堿濃度、溫度和時間對8%濃度的PVA漿液粘度的影響。

  圖3 堿濃度對8 PVA溶液粘度的影響

  注:時間30 min

  圖4 不同時間對8%PVA溶液粘度的影響

  注:溫度95℃

  從圖3、圖4看出,堿能使PVA凝膠粘度增加,增加的程度隨堿濃、溫度、時間的增加而上升。因此,PVA漿料在堿性溶液中,特別是在燒堿濃度較高時(大于5 g/L),易發(fā)生凝膠,粘附在織物或軋輥上,既影響退漿效果,又影響染色效果。所以,PVA漿料不適宜用堿退漿。

  3 結論

  3.1 酶退漿的退漿效果好,退漿效率高,對纖維無損傷,退漿廢水的COD值低,但僅適用于淀粉類漿料。

  3.2 堿退漿對纖維無損傷,但由于對漿料無分解作用,退漿廢水的COD值高,而且不適用于PVA漿料。

  3.3 氧化劑退漿適用于一切漿料,但對纖維有損傷,而且不利于PVA漿料的回收、利用。

  3.4 在三大類漿料中,PVA 漿料的退漿性能最差。因此,從退漿的性能,對纖維的損傷,退漿廢水對環(huán)境的污染等方面考慮,應該大力提倡少用、不用PVA漿料,特別是完全醇解型的1799PVA漿料。

來源:印染在線

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