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棉织物及纱线一浴低温练漂工艺最新研究成果

来源: 发布时间:2014年02月21日

核心提示:摘要:本文论述了“棉织物一浴低温连续练漂工艺”技术原理,通过使用自主研发的低温练漂剂,实现了工艺的创新和突破,达到了降低

摘要:本文论述了“棉织物一浴低温连续练漂工艺”技术原理,通过使用自主研发的低温练漂剂,实现了工艺的创新和突破,达到了降低反应温度,缩短反应时间,大幅度降低了蒸汽、水、电和化学用品用量,同时降低了污水的pH值和COD,从而达到节能减排的效果。通过推广应用,针对不同设备和工艺类型研究了相应的配套工艺方案,以利于推广。文章介绍了棉纤维在机织物、针织物、筒子纱等不同形态下的低温一浴练漂工艺。



关键词:棉纤维织物低温一浴连续练漂推广




1前言



根据印染行业“十二五”规划要求,印染行业单位工业增加值能耗进一步下降,到2015年,单位工业增加值能源消耗量比2010年降低20%,单位工业增加值用水排放量比2010年降低30%,主要污染物排放比2010年下降10%。本项目研究的工艺技术是为了解决当前印染行业面临艰巨的节能减排形势及加工成本不断升高的压力。



现行的练漂工艺路线长,耗能大,排污大,成本高,以退煮、漂两段工艺为例,耗汽量高达2.925T/h,为扭转这种局面,必须进行技术创新,研发短流程,低温、低碱、低排放,节能减排的新工艺。近两年有高温煮练低温漂白或低温煮练高温漂白等节能工艺研究成功,上述工艺,路线仍较长,耗能仍较大。




2一浴低温连续练漂



2.1工艺流程



研究本项技术是将现行的棉织物间歇冷堆前处理工艺:轧→堆→轧→蒸→洗,和常规退、煮、漂三段连续汽蒸练漂工艺:轧→蒸退→洗→轧→蒸煮→洗→轧→蒸漂→洗,经过采用本公司研制的室温练漂剂和设备改造,配置了新型的高给液装置和配料系统及检测系统,经过五种工艺流程的试验:



(1)轧→堆→洗→轧→蒸→洗;



(2)轧→堆→轧→蒸→洗;



(3)轧→堆→蒸→洗;



(4)轧→堆→洗→轧→堆→洗;



(5)轧→堆→洗。



成功实现了棉织物低温一浴一步连续练漂:

轧→堆→洗。



2.2彩佳低温练漂剂



低温练漂是使用双氧水在低温下分解有效成分进行退浆、去除纤素共生物和色素,而不是靠碱对果胶、棉蜡进行皂化水解,所以双氧水担负着化学反应的主角。双氧水在低温状态下,用传统化学方法去除浆料和棉纤维的共生物是相当困难的。而同样的反应速度是随温度的升高而加快,在双氧水漂白反应中每差10℃,反应速度可相差2-3倍。因此,要求能够在较低温度下进行练漂,则必须改变传统化学反应机制才能达到目的,研发了第一代低温练漂剂。



为了保护棉纤维的强力和达到练漂的最佳效果,彩佳低温连续练漂工艺从2011年10月份以后,我们又调整了练漂剂的某些组份,这些助剂的相互协同而使整体效果大大提高,使低温练漂堆置时间缩短为75-90分钟,实现了快速连续化,达到事半功倍和意想不到的效果。实践证明,彩佳低温练漂剂的研发,突破了常规双氧水激化理论的概念,有关机理如同双氧水的漂白机理一样,尚需进一步探讨。2012年下半年以来,根据一些印染企业存在蒸箱容量少、堆布时间短的情况,经过试验,又制定了与设备相适应的缩短堆布时间后的新工艺。



2.3工艺条件



室温干进布→高给液浸轧练漂工作液(带液率100%)→室温连续堆置(35-40℃、网带箱堆置75-90min)→七格蒸洗箱热洗(前三格60-65℃,后四格90-95℃)→烘干。



2.4工艺处方



2.4.1低温练漂剂对练漂效果的影响



2.4.1.1品种:纯棉20s×16s128×60坯布



2.4.1.2处方试验结果



表1低温练漂剂对练漂效果的影响表



项目



用量与结果



序号



处方















低温练漂剂g/L



9.4



9.6



9.8



10



10.2



10.5



烧碱g/L



13



13



13



13



13



13



双氧水100%



24.75



24.75



24.75



24.75



24.75



24.75



毛效



7



8



8



8



8



7



白度



67.89



69.13



69.5l



68.22



67.94



68.47



从上表中可以看出,低温练漂剂最佳用量为9.8-10

g/L之间练漂效果最好。



2.4.2烧碱对练漂效果的影响表



2.4.2.1品种:纯棉20s×16s128×60坯布



2.4.2.2处方试验结果



表2烧碱变化对练漂效果的影响表




项目



用量与结果



序号



处方















低温练漂剂g/L



10



10



10



10



lO



10



烧碱g/L



lO



1l



12



13



14



15



双氧水100%



24.75



24.75



24.75



24.75



24.75



24.75



毛效



7



7



7



7



7



6.5



白度



69.53



69.66



69.52



68.54



68.31



6821




分析:从上表中可以看出,烧碱最佳用量为10-12g/L之间练漂效果最好。2.4.3双氧水用量对煮炼效果的影响



2.4.3.1品种:纯棉20s×16s128×60坯布



2.4.3.2处方试验结果



表3双氧水用量对煮炼效果的影响表




项目



用量与结果



序号



处方




























低温练漂荆g/L



10



10



lO



10



lO



10



pH值



11



11



1l



1l



ll



11



双氧水100%



9.625



13.75



17.875



24.75



28.875



33



毛效



7.5



8



8



8



7.5



7.5



白度



60.17



63.15



64.1l



68.77



68.86



71.31




从上表中可以看出,双氧水用量越大,白度越好;双氧水最佳用量24.75g/L,最低不能少于17.90g/L。



练漂工作液中各成分的重量配比为:



双氧水20-25g/L



烧碱10-12g/L



低温练漂剂8-10g/L



水余量



2.5工艺设备图(略)





3产品质量



经测试新工艺半制品各项物理指标均达到后序工艺要求,退浆率、强力、毛效、白度均与常规工艺指标无差异,棉籽壳去除干净。



新工艺的半制品的染色性能良好,与传统工艺的半制品无差异且手感蓬松柔软,现将连续冷堆练漂半制品染色性能试验报告附后。



表4连续低温练漂半制品染色性能试验报告




工艺



指标



正常碱氧工艺




连续低温练漂工艺




①手感(硬挺度)



9.46



6.82



②干磨牢度(级)



4.O-5.0



4.0-5.0



③湿磨牢度(级)



3-4



3-4



④染料用量(g/L)





绿FFB20.

2



灰Ml8.5



黄G5



绿FFB20.2



灰Ml9



黄G4.8



⑤染色工艺



一致



一致



⑥柔软剂用量(g/L)



30



20



⑦颜色、电脑测色DTC测色仪





以上正常碱氧工艺为标样,以连续冷堆工艺为批次样



光源/观察者△E△L△a△b△c△H



D6510DEg0.570.450.350.02-0.35-0.05



色力度:97.64%色光:相似



结果分析:连续低温练漂工艺与常规练漂工艺比较,经电脑测色各项主要指标与正常工艺一致,色力度和色光基



本一致,产品手感柔软。





4节能减排效果



一条生产线按年生产6750吨布计算,用新工艺生产同类织物,与常规冷堆工艺相比,化学品总量由100g/L降到32.5g/L,总量减少了67.5g/L,全年化学品可减少用量455.62吨,其中烧碱由50g/L,降到11g/L全年减少烧碱用量256.5吨。污水中pH值由l2降到7-8,符合排污标准。COD总量降低60%以上。冷堆前处理工艺,堆置时间由12-24小时减少到75-90min左右,由间歇生产变成连续生产提高了效率。



生产同类产品,本工艺与常规退煮、漂两段工艺相比:用蒸汽每2.925吨/小时降为l.21吨/小时,全年减少蒸汽用量ll576.25吨;年用电减少18.36万度;减少用水8.3362万吨;化学品总量由每75g/L降低到32.5g/L,年减少化学品用量286.875吨,其中烧碱由每50g/L降低到11g/L,年减少烧碱用量364.5吨;污水pH值由l2降至7-8;COD由16000mg/L降到l0000mg/L,COD总量降低60%以上。




5经济及社会效益



一条生产线按年生产6000吨布计算,新工艺生产同类织物,与常规冷堆工艺相比,化学品总量由100g/L降到50g/L,总量减少了50g/L,全年化学品可减少用量300吨,其中烧碱由50g/L(相当5%)减少到12g/L(相当l.2%),全年减少烧碱用量228吨,合计72.96万元。<

工艺比常规退、煮、漂连续汽蒸练漂工艺综合成本降低49.37%,每年一条连续室温生产线节约成本约250余万元。



实施本项技术,一条连续低温生产线比常规练漂生产线可减少用工,并且由于煮练不用蒸汽,使操作环境明显改善。



连续低温练漂工艺技术所开发的助剂--低温练漂剂,适用范围广,可以在连续、间歇式、平幅或绳状等各种前处理设备应用,可根据加工品种的不同和设备的差异进行调整,以满足机织、针织、纱线等行业的应用。据国家统计局2010年统计数字,全国纱线产量为2716.91万吨,印染布产量为601.65亿米,若应用连续室温练漂工艺技术,则会产生上百亿元的社会效益。



以上计算数据说明,这项工艺技术在全国纺织行业推广开来,社会效益明显,并且将对我国纺织行业的节能减排产生积极影响,将为完成国家“十二五”节能减排目标的完成发辉积极作用。




6连续低温练漂工艺研究新进展



6.1对连续低温练漂工艺的新要求



6.1.1缩短堆布时间



新工艺设计堆布时间为75~90分钟,但一些企业蒸箱短堆布时间较少,有的堆布时间60分钟,还有的只能堆40~50分钟左右,从节能考虑希望推广新工艺,但又不愿意更新设备,他们希望通过调整助剂或工艺,以达到减少堆布时间的要求。



6.1.2提高半制品白度



新工艺的半制品白度为60~70左右,已能满足一般企业生产的浅、中、深色染色服装面料或印花后工序生产的要求,但有些企业希望白渡能超过70,以满足特浅色后工序加工的要求。



6.2连续低温练漂工艺的最新研究成果



6.2.1堆布时间已缩短到30分钟.



经过反复调整工艺及配方,经反复试验,目前已完成堆布时间为30、40、50、60分钟等几种工艺配方,可以满足由30分钟~90分钟各种不同设备所需工艺及配方。



6.2.2半制品白度提高5%以上



经过处方调整或温度调整均可相应提高半制品白度,在堆布时间为45分种时,温度提高到摄氏70℃,即可提高半制品白度5%以上。



若要求特白的

半制品,如做漂白布成品,可以做两浴40℃或一浴70℃,都可以达到提高半制品白度的要求。



6.3连续练漂系列工艺



表5连续练漂工艺条件




序号



堆布时间(分钟)



蒸箱温度℃



适用后加工



适用设备



1.



30



75



印染特浅色



较短蒸箱



2.



45



70



印染特浅色



较短蒸箱



3.



50



50



一般浅中深色



一般蒸箱



4.



50



60



一般浅中深色



一般蒸箱



5.



60



50



一般浅中深色



一般蒸箱



6.



90



40



一般浅中深色



较长蒸箱



7.



60×2



50



特殊紧密织物



两浴完成





7低温一浴练漂工艺的推广



棉织物低温一浴练漂工艺经山西省科技厅和中国纺织工业联合会分别鉴定后,有许多印染厂家领导和技术人员前来我公司,在低温练漂工艺生产现场参观受到了很大启发,并要求合作推广。国内已有五个工厂分别发来不同胚布共约万米以上,在我公司用低温一浴连续练漂工艺成功放样,生产式批量生产。我们还在某针织厂对32s棉毛,在绳状机和液流中样机用低温练漂工艺成功放样,在某纺织厂筒子纱染色车间分别进行了低温一浴练漂工艺和低温练染一浴深色试验,达到了半制品均匀,染色效果一致,符合质量要求



7.1针织物试验与推广



7.1.1织布上我们在化验室进行了多次低温练漂工艺试验,证明该工艺完全可以适应针织物的前处理。



表6针织物的一浴练漂工艺试验报告




试验项目



低温练漂工艺(缩短堆布时间)



主要化工药品(品种规格)




低温练漂剂A、低温练漂剂C、



NaOHH2O2



材料(半制品)



32S双面针织坯布



工艺方案(流程条件处方试验结果等):



1.工艺:浴比l:10



将低温练漂剂A、C化匀加入容器内,加水至规定液位→升温至70℃→加入NaoH和H2O2煮40分钟→冷洗→烘干



2.处方:



①②③



煮练剂All0.7



煮练剂C555



NaOH222



H2O227.5%)944



3.pH值:11.512.212.2



4.分解率59.3%50%50%



5.白度:64.3357.1757.19



结果分析:H2O2用量减少,白度明显降低①方案白度最佳。




7.1.2针织

布低温练漂中试



经过对针织棉毛布、汗布多次试验,我们在某针织厂的普通绳状机和香港立信中样机上分别进行了试验:



坯布:32S棉毛布



设备:香港立信(30kg)ALLFIT30液流机



检测仪器:美国DTC测色仪



工艺流程:配料均匀后入缸,加至规定液量→进布→升温(2℃/min升温至60~70℃)→保温40min→排液→进水升温70℃~80℃→热洗10~2min→水洗→待染



工艺条件:浴比(中样缸1:l0)(大样缸1:5)pHll.3



工艺处方:



低温练漂剂Alg/L



低温练漂剂B0.4g/L



低温练漂剂C(25%)5g/L



NaOH2g/L(调pH至11.3)



27%的双氧水8~9g/L



试验结果:经测试:白度73.8,毛效较好,符合染色针织坯布半制品要求,节约蒸汽40%



7.1.3针织品深色练染一浴与酶退浆染两浴试验比较:



(1)低温练染一浴工艺:



工艺流程:浴比1:10→加低温练漂剂→升温60℃(2℃/min)保温l0分钟→加染料,保温70分钟→加元明粉,保温20分钟→加纯碱,保温60分钟→冷洗→皂洗(60-70℃)→冷洗→烘干。



工艺处方及条件:



①低温练漂剂Alg/L



②低温练漂剂C调pH中性(约0.1g/L)



染料:



①活性深蓝ED2.5g/L



②活性红DF-3B1g/L



③活性黄3RSlg/L



④元明粉60g/L



⑤纯碱20g/L



(2)低温练漂两浴工艺:



工艺流程:浴比1:1O→加退浆酶+JFC,升温60℃,保温30分钟→换水→加染料→同上。



工艺处方及条件:



①退浆酶0YF2600.5g/L



②JFCl.5g/L



③染料同上



以两浴为标样,以一浴法为批次样,测得:



光源/观察者△E△L△a△b△c△H



D65/Odeg0.650.560.33-0.08-0.180.29



结论CIE判定:一浴合格色力度:97.06%色光:稍蓝



7.2筒子纱的低温练漂一浴工艺试验与推广



为了摸索低温一浴练漂工艺在筒子纱方面的应用,我们选择了某染纱厂进行了

放样试验



7.2.1筒子纱低温一浴练漂放中样工艺试验



纱线:32s/2



设备:立信LABWIN-12(立信筒子染纱机)



浴比:1:10



工艺流程→用水浸匀准备被炼漂白的筒子纱→将A、B、C三种助剂化开加入缸至规定液位运行15min,加入NaOH及H20,运行l5min达到均匀→升温至60℃(2℃/min)保温40min→排液→加水升温至60℃热洗l0min→排液→冷水洗2缸(7min)→出缸脱水→进入下工序



工艺条件与处方



浴比l:7



练漂用水为软水工艺处方;



低温练漂剂A1g/L



低温练漂剂B0.4g/L



低温练漂剂C(25%)5g/L



NaOH(调pH至11.3)2g/L



27.5%的双氧水9g/L



经中样生产结果:简子纱煮炼效果均匀,可以满足漂白及中、浅色染色要求,节约蒸汽40%以上。



7.2.2筒子纱低温练染一浴工艺



设备:立信LABWTN-1(立信筒子染纱机)



筒子纱:32S/2



浴比:1:10



加入煮炼剂→升温60℃(2℃/min)→运行l0min→保温20min→加入元明粉(保温20-30min)→加纯碱(保温60min)→降温后排液、冷洗→皂洗60-70℃,l0-15min→冷洗



处方:



低温煮炼剂Alg/L



低温煮炼剂C0.1g/L(调pH至中性)



元明粉60g/L



纯碱20g/L



活性染料元青B1333g/L(3%)



试验结果;筒子纱内外染色一致,无白斑。该工艺减少了流程,节能效果显著。



7.3推广的成果



在推广过程中,通过不同工厂、不同工艺设备,根据堆布时间的不同确定了与堆布时间相适应的反应温度找出了规律性,使低温一浴连续练漂工艺的适应性更加广泛:对于棉梭织物实现了低温一浴连续练漂工艺;对于棉梭织物深色布实现了低温一浴连续练染工艺;对于棉针织物、筒子纱同样实现了低温一浴练漂工艺;对于深色针织物、筒子纱也实现了低温一浴练染工艺。



7.4推广中存在的问题与下一步安排



7.4.1推广中存在的问题



(1)通过推广发现部分

工厂对节能减排推广新工艺还认识不足,没有和当前环保存在的紧迫问题想结合,如存在的雾霾天气及河流、水源污染问题等。



(2)部分工厂的设备还存在着问题满足不了新工艺的要求,如蒸箱堆布时间短、水洗设备密封性能差,耗汽量大,自动化不配套等,尚需进行技术改造。



7.4.2成果推广安排



为了更好的推广低温一浴练漂新技术,我公司在中国印染协会的指导下、及中国纺织工程学会等单位的支持下,将组织得力推广小分队实行节能减排新技术推广万里行活动,为印染行业的节能减排做出贡献。




8结论



(1)在理论研究和大量实验的基础上,自主创新研发了高效分散、乳化、渗透、稳定的一浴低温练漂助剂。



(2)在现有常规连续氧漂生产线上研究采用高给液等工艺技术,实现了棉织物的高效低温连续一浴一步法退煮漂工艺。较之常规冷堆工艺,该新技术堆置时间从12-24h减少为30-90min;提高了效率。



(3)新工艺节能减排效果明显:较之常规两步法汽蒸工艺,耗汽、耗水和化学品用量均减少50%以上,耗电量减少40%以上;练漂污水pH值由l2降至7-8、COD总量降低60%以上。



(4)该项目工艺路线设计合理,设备单元组成紧凑,品种适应性强,其半制品质量满足后续染色工艺的要求,工艺成熟稳定,已投入工业化批量生产,经济效益及社会效益显著。



(5)最新研究成果表明,新工艺对不同设备、不同纺织品种类在低温练漂中遇到的实际问题,均研发了相适应的解决方案,为新工艺的推广,做好了技术准备。



(6)低温一浴练漂工艺在针织物、筒子纱、毛巾、棉散纤维等方面均可应用,同时还可以实现深色棉纤维、织物、纱线等实现练染一浴工艺,为进一步推广拓宽了思路。



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