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超声波技术在棉针织物低温练漂中的应用2019-03-07浙江工业职业技术学院 李志刚 摘要：采用超声波技术，在氧漂精练剂HK-1039协同作用下，对纯棉针织物进行低温前处理。测试并分析了pH值、氧漂精练剂用量、双氧水用量、处理时间、处理温度和超声波频率对前处理效果的影响，并将低温前处理和传统前处理工艺效果进行对比。结果表明，最佳工艺pH值为10、氧漂精练剂HK-1039用量为8g/L、双氧水用量为20mL/L、时间80 min、温度55℃、超声波频率为40 kHz;低温前处理的白度与毛效基本可达到传统前处理工艺效果，且强力损失率较低。 关键词：棉针织物 氧漂精练剂HK-1039 超声波 低温前处理 白度 毛效 强力损失率 纯棉针织物含有多种天然杂质，一般采用高温碱煮及高温氧漂的前处理工艺，虽具有良好的前处理效果，但处理条件剧烈，织物强力易受损伤，且手感差、能耗大、排污量大，严重影响企业的效益。因此，开发低温、环保和高效的前处理工艺具有重要意义。 近年来，研究者在不断研究双氧水活化漂白新技术，可在较低温度下有效催化双氧水的分解，达到较好的漂白效果。另外，超声波技术在纺织品湿加工方面的研究已有多年。超声波在液体中会产生强烈的空穴效应，能从分散、排气、扩散3个方面影响前处理进程，具有经济、缩短加工时间、纤维损伤小和加工效率高的特性。氧漂精练剂HK-1039是碱剂、盐类的特殊非离子表面活性剂复配物，适用于棉针织物的练漂处理。本试验借助于超声波技术的应用，在氧漂精练剂HK-1039协同作用下，探讨纯棉针织物低温练漂工艺。 1 试验 1.1 试验材料及仪器 织物：18tex (32S)纯棉汗布。 试剂：30%双氧水、硅酸钠、氢氧化钠（均为化学纯）、氧漂精练剂HK-1039（宁波华科纺织助剂有限公司）。 仪器：YG (B) 871型毛细管效应测定仪（南通宏大实验仪器有限公司）、YG (B) 026D型电子织物强力仪（温州大荣纺织仪器有限公司）、WSB-2白度计（上海昕瑞仪器仪表有限公司）、GZX-9070MBE数显鼓风干燥箱（上海博迅实业有限公司医疗设备厂）、HH-6数显恒温水浴锅。 1.2 前处理工艺 工艺流程： 坯布→室温入工作液→升温、保温→热水洗2遍→烘干。 工艺处方及条件： 氧漂精练剂HK-1039 8g/L 30%双氧水 20mL/L 硅酸钠 5g/L pH值 10 浴比 1：50 温度 65℃ 时间 60min 超声波频率 30kHz 1.3 测试方法 1.3.1 白度 按GB/T 8424.2-2001《纺织品色牢度试验相对白度的仪器评定方法》测定。 1.3.2 毛效 参照FZ/T 01071-2008《纺织品毛细效应试验方法》测定。 1.3.3断裂强力 根据GB/T 3923.1-2013《纺织品织物拉伸性能第1部分断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》测定断裂强力，并计算强力损失率。 2 结果与讨论 2.1 低温前处理工艺参数优化 2.1.1 练漂液pH值的影响 参照1.2工艺，设定：氧漂精练剂HK-1039的用量6g/L、双氧水10 mL/L，改变练漂液的pH 值进行前处理，pH值对前处理效果的影响见表1。 表1 pH值对织物前处理效果的影响
由表1可知，随着练漂液pH值增大，白度和毛效值增加较快；但当pH值大于10，白度和毛效变化趋势减缓，强力损失率增大，反映了练漂液碱性增加后，棉织物内在损伤正在加剧。因此，确定pH值为10。 2.1.2 氧漂精练剂用量的影响 参照1.2工艺，双氧水用量为l0mL/L，改变氧漂精练剂HK-1039用量进行前处理，氧漂精练剂用量对前处理效果的影响，见表2。 表2 氧漂精练剂HK -1039用量对织物前处理效果的影响
由表2可知，随氧漂精练剂HK-1039用量增加时，白度、强力损失率和毛效值都呈增加趋势；但当氧漂精练剂HK-1039用量大于8g/L以后，白度和毛效值增加趋势减缓，强力损失率增加明显。因此，确定氧漂精练剂HK -1039用量为8g/L。 2.1.3 双氧水用量的影响 参照1.2工艺，改变双氧水用量进行前处理，双氧水用量对前处理效果的影响，见表3。 表3 双氧水用量对织物前处理效果的影响
由表3可知，随着双氧水用量的增加，白度与毛效在起始阶段快速增加，强损率慢速增加；当双氧水用量达到20mL/L之后，白度与毛效增加缓慢，而强损率增加幅度加快。随着练漂液中双氧水用量的增加，分解的有效氧浓度增加，促使棉织物杂质被快速氧化分解并去除，白度与毛效得到提高；当双氧水浓度超过所需值时，棉纤维天然杂质已基本去除，多余的氧化剂将导致织物强力损失率增大。因此，确定双氧水合理用量为20mL/L。 2.1.4 处理时间的影响 参照1.2工艺，改变处理时间进行前处理，处理时间对前处理效果的影响，见表4。 表4 处理时间对织物前处理效果的影响
由表4可知，随处理时间的延长，白度、强力损失率和毛效值逐渐增大；当处理时间达到80min时，练漂液中双氧水对棉纤维杂质的氧化反应基本到平衡状态，白度与毛效已趋于平衡，再随着时间延长，处理效果无明显变化，但强力损失率仍有增加。因此，确定处理时间为80min。 2.1.5 处理温度的影响 参照工艺1.2，处理时间80min，改变处理温度进行前处理，处理温度对前处理效果的影响，见表5。 表5 处理温度对织物前处理效果的影响
由表5可知，煮漂液温度由45℃上升到55℃时，白度和毛效值都随之快速增加。这是由于温度上升，双氧水分解的速率加快，在超声波空穴效应协同推动力下，促使棉织物杂质氧化分解和去除，且在低温条件下，双氧水对棉纤维氧化损伤较小，强力损失率在2%以内。当温度继续上升时，加速练漂液中双氧水的分解，对棉纤维氧化损伤也快速增加，强力损失率增加幅度加快，由于超声波的有效空穴效应与温度成反比，温度上升使空穴效应开始减弱，抵消与双氧水的漂白协同作用，使白度与毛效值增加趋于缓和。因此，确定工艺处理温度为55℃。 2.1.6 超声波频率的影响 参照工艺1.2，设定时间70min，改变超声波频率进行前处理，观察超声波频率对前处理效果的影响，见表6。 由表6可知，当超声波频率为30～40kHz时，超声波低频率被练漂液吸收且消耗能量不多，促使对练漂液的空穴作用影响明显，练漂液对织物搅拌与渗透扩散速率的加快，使氧漂精练剂分子和双氧水分子与纤维之间的摩擦碰撞机会加大，白度、强力损失率与毛效都同时增加； 当超声波频率大于40kHz以后，超声波频率产生的大部分能量传给练漂液热能，尽管可以使练漂液温度稍有上升趋势，但同时使练漂液产生的波幅变小，对练漂液的空穴作用明显减弱，使得织物的白度、强力损失率与毛效反而略有下降。因此，确定超声波频率为40 kHz。 表6 超声波频率对织物前处理效果的影响
2.2 不同工艺对棉针织物前处理效果对比 采用低温前处理最佳方案，使用超声波技术( 40kHz)或未采用超声波技术，与传统前处理工艺进行对比试验，并设定传统工艺配方及条件为：练漂液pH值10.5、双氧水8mL/L、硅酸钠Sg/L、时间60min、温度100℃，浴比都为1：50。 处理后的棉针织物分别进行性能测试，结果见表7。 表7 传统工艺和新工艺的前处理效果对比
由表7可知，采用超声波技术，在氧漂精练剂协同作用下，对棉针织物一浴法练漂，其白度值可达到65%以上，毛效在10cm以上，与传统工艺比较，织物的强力损失率明显降低；按新工艺未应用超声波技术，尽管损失率只有1.1%，但毛效与白度也明显偏低，不符合表7传统工艺和新工艺的前处理效果对比棉针织物的前处理品质要求。因此，应用超声波技术对前处理有一定促进作用。 3 结论 （1）采用超声波技术，在氧漂精练剂协同作用下可以对纯棉针织物进行有效的练漂处理，经优化后的工艺参数为：练漂液pH值为10;氧漂精练剂HK-1039用量为8g/L;双氧水用量为20mL/L；处理时间为80min;处理温度为55℃，超声波频率为40kHz。 （2）采用超声波低温前处理工艺，白度可达到65%以上，毛效在10cm以上，强力损失率在2.0%以内。 （3）与传统工艺相比，采用该工艺，可以使练漂处理温度从100℃降到55℃，有利于印染企业提高产质量和促进节能减排。 参考文献： [1] 罗维新，秦新波，李春光等．棉型织物的低温低碱一步法前处理[J].印染，2013(2):19-23. [2] 费浩鑫，茹胜伍．纯棉织物退煮漂一步法前处理工艺探讨[J].印染，1997(6):12-15. [3] 陈志华，王晶，徐红，等．棉织物低温氧漂稳定剂和活化剂[J].印染，2011(11):1-4. [4] 李志刚．超声波技术在羊绒低温染色中的应用[J].针织工业，2012(9):51-52. |