棉織物的節(jié)能生態(tài)染整短流程工藝

李紅彪 李中全 陳建瓊

摘?要：為了解決棉織物常規(guī)染整加工中存在工藝流程長、用水量大、能耗高、布面易產(chǎn)生折痕等問題，介紹了低溫低堿氧漂+拋光染色一浴工藝和生物精練拋光染色一浴工藝的應用，并與常規(guī)堿氧（堿煮）+拋光染色一浴工藝進行對比，測試前處理、染色效果，對比助劑、能耗成本。結(jié)果表明：低溫低堿氧漂+拋光染色一浴工藝和生物精練拋光染色一浴工藝比常規(guī)染色工藝節(jié)能降耗，大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本，降低了布面出現(xiàn)折痕的概率，明顯降低了污水COD。

關(guān)鍵詞：低溫低堿;生物精練;節(jié)能;降耗

中圖分類號：TS190.641

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2019）06-0096-06

Abstract：In order to overcome the disadvantages of conventional dyeing and finishing process of cotton fabrics， including long process flow， large water consumption， high energy consumption， and vulnerability of cloth crease， the application of low-temperature low-alkali oxygen bleaching + polishing dyeing one bath process and bio-refining polishing dyeing one bath process is presented in this study. The two processes are compared with conventional alkali oxygen （soda boiling） + polishing dyeing one bath process to test pretreatment and dyeing effect， and compare the cost of auxiliaries and energy. The results show that low-temperature low-alkali oxygen bleaching + polishing dyeing one bath process and bio-refining polishing dyeing one bath process are superior to conventional dyeing process in respect of energy conservation， consumption reduction， production efficiency improvement， production cost reduction， reduction of probability of cloth cover creasing， and reduction of sewage COD.

Key words：low-temperature low-alkali; bio-refining; energy conservation; consumption reduction

棉纖維含有較多的天然雜質(zhì)，常規(guī)染整工藝都需在高溫、高堿、高氧化劑條件下前處理才能達到染色要求的毛效、白度等指標，并在前處理后需大量洗水、過酸中和、除氧才能進入拋光、染色工藝，存在工藝時間長，水、電、汽耗量大，污水COD高，布易產(chǎn)生折痕，人工成本高等問題[1-2]。

面對印染行業(yè)高耗能、高污染和環(huán)保壓力等現(xiàn)狀，節(jié)能減排已成為印染行業(yè)發(fā)展的趨勢，開發(fā)低溫節(jié)能染整工藝已經(jīng)成為印染廠和助劑化工企業(yè)研發(fā)的方向。目前，楊雅蝶等[3]研究并提出利用Saltren-Mn配合物催化雙氧水低溫前處理，李興等[4]研究了棉織物低堿條件的前處理工藝。但以上研究都是針對低溫氧漂前處理工藝，以降低前處理溫度為目的，仍不能完全實現(xiàn)生態(tài)、節(jié)能、短流程化生產(chǎn)。

本文主要以低溫低堿氧漂+除氧拋光染色一浴工藝和生物精練拋光染色一浴工藝來闡述節(jié)能生態(tài)染整工藝的應用優(yōu)勢。

1?試?驗

1.1?材料、試劑、設備

材料?14.6 tex（40S）全棉1×1密根拉架羅紋。

試劑?低溫低堿精練劑、精練滲透劑QLUN、染色促進堿QH-2703、防沾皂洗劑4200、寬溫皂洗劑QH-2852A（廣東湛豐精細化工有限公司），果膠酶1632B、中性拋光酶8000L、除氧酶KP（諾維信（中國）投資有限公司），NaOH（片堿）、NaCl、98%冰醋酸、50%H2O2（工業(yè)級），活性染料（閏土染料）。

設備?TEC型溢流染色機（立信染整機械（深圳）有限公司）;Datacolor SF-600Plus測色配色儀（美國Datacolor公司）;SW-12J型耐洗色牢度試驗機;YG（B）871毛效管效應測試儀;YG（B）026H-250型織物強力機（溫州大榮紡織儀器有限公司）。

1.2?常規(guī)淺、鮮色染整工藝（浴比1∶6）

1.2.1?常規(guī)堿氧漂前處理+拋光染色一浴工藝

a）常規(guī)氧漂前處理

精練滲透劑QLUN?1.0 g/L

NaOH（片堿）2.0 g/L

50%H2O24.0 g/L

溫度×時間98 ℃×45～60 min

b）過酸、除氧

98%冰醋酸0.5 g/L

除氧酶KP0.15%（owf）

溫度×時間50 ℃×20 min

c）拋光、染色一浴

中性拋光酶8 000 L0.25%

活性染料X

NaCl30～100 g/L（隨染料用量增加，鹽的用量增加）

染色促進堿QH-27031.0～3.5 g/L

溫度×時間60 ℃×30～60 min

d）過酸

98%冰醋酸0.5 g/L

溫度×時間50 ℃×20 min

e）皂洗

防沾皂洗劑4 2001 g/L

溫度×時間95 ℃×10 min

工藝流程：常規(guī)堿氧漂前處理→洗水2缸→過酸中和、除氧→拋光、染色一浴→洗水2缸→過酸中和→皂洗→洗水出缸。工藝曲線見圖1。

1.2.2?低溫低堿氧漂前處理+拋光染色一浴工藝（浴比1∶6）

a）低溫低堿氧漂前處理

低溫低堿精練劑是高效表面活性劑、雙氧水催化劑、pH控制劑、螯合分散劑等的互配物，能在較低溫度條件下表現(xiàn)出優(yōu)異的潤濕、滲透、乳化和分散性能，催化劑能在較低溫度下提高雙氧水的有效分解率，提高漂白精練效果，pH控制劑使其在漂白過程中漂白浴的pH逐漸降低，在漂白結(jié)束時pH接近中性，漂白后無需酸中和，排液即可進入除氧拋光染色一浴工藝。不僅縮短了印染生產(chǎn)流程，更能減少污水排放，達到降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率的目的[5-6]。

低溫低堿精練劑??2.0 g/L

NaOH（片堿）0.7 g/L

50%H2O24.0 g/L

溫度×時間85 ℃×45～60 min

b）除氧、拋光、染色一浴

除氧酶KP0.2%（owf）

中性拋光酶8000 L0.25%（owf）

活性染料X

NaCl30～100 g/L（隨染料用量增加，鹽的用量增加）

染色促進堿QH-27031.0～3.5 g/L

溫度×時間60 ℃×30～60 min

c）過酸

98%冰醋酸0.5 g/L

溫度×時間50 ℃×20 min

d）低溫皂洗

寬溫皂洗劑QH-2852A1 g/L

溫度×時間65 ℃×20 min

工藝流程：低溫低堿氧漂前處理→排液→除氧、拋光、染色一浴→洗水2缸→過酸中和→低溫皂洗→洗水出缸。工藝曲線見圖2。

1.3?中、深色染整工藝（鮮艷的中、深色除外，浴比1∶6）

1.3.1?常規(guī)堿煮前處理+拋光染色同浴工藝

a）堿煮前處理

精練滲透劑QLUN?1.0 g/L

NaOH（片堿）2.0 g/L

溫度×時間98 ℃×45～60 min

b）過酸

98%冰醋酸0.5 g/L

溫度×時間50 ℃×20 min

c）拋光、染色同浴

中性拋光酶8000 L0.25%

活性染料X

NaCl50～100 g/L（隨染料用量增加，鹽的用量增加）

染色促進堿QH-27032.0～3.5 g/L

溫度×時間60 ℃×60 min

d）過酸

98%冰醋酸0.5 g/L

溫度×時間50 ℃×20 min

e）皂洗

防沾皂洗劑4 2001.5 g/L

溫度×時間95 ℃×10 min

工藝流程：常規(guī)堿煮前處理→洗水1～2缸→過酸中和→拋光、染色一浴→洗水2缸→過酸中和→皂洗→洗水出缸。工藝曲線見圖3。

1.3.2?生物精練拋光染色一浴工藝（浴比1∶6）

在適當?shù)臈l件下（50～60 ℃，pH5.5～6.5，80～110 min），果膠酶1632B能有效分解棉纖維上的果膠和去除棉纖維上的雜質(zhì)，中性纖維素酶能夠利用內(nèi)切酶和外切酶的協(xié)同作用并借助機械的摩擦力，折斷布面毛羽，活性染色在此條件下完成上染棉纖維的過程。在此條件下共同完成精練、拋光、染料上染過程，加堿即可對中性拋光酶滅活且達到染色固色的效果[7-8]。

a）生物精練、拋光、染色

果膠酶1632B??1.0%～1.5%（owf）

中性拋光酶8000L0.25%（owf）

活性染料X

NaCl50～100 g/L（隨染料用量增加，鹽的用量增加）

染色促進堿QH-27032.0～3.5 g/L

溫度×時間60 ℃×60 min

b）過酸

98%冰醋酸0.5 g/L

溫度×時間50 ℃×20 min

c）低溫皂洗

寬溫皂洗劑QH-2852A1.5 g/L

溫度×時間80 ℃×20 min

工藝流程：加果膠酶1632B運行10 min不排水直接拋光染色一浴→洗水2缸→過酸中和→皂洗→洗水出缸。工藝曲線見圖4。

1.4?測試方法

1.4.1?果膠殘留率

采用釕紅染料著色法測定：0.2%釕紅液2 mL/g，浴比1∶20，升溫到50 ℃，保溫30 min，用去離子水3洗3軋，晾干測試K/S值，計算果膠殘留率，見式（1）。

果膠殘留率/%=S-A0A1-A0×100（1）

式中：A1為未著色K/S值，A0為堿煮氧漂后著色K/S值，S為果膠酶處理后著色K/S值。

1.4.2?白度

按照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。

1.4.3?毛效

按照FZ/T 01071—2008《紡織品 毛細效應測試方法》測定。

1.4.4?頂破強力

參照GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強力的測定 鋼球法》測定。

1.4.5?質(zhì)量損失

質(zhì)量損失率計算見式（2）。

質(zhì)量損失率/%=m0-m1m0×100（2）

式中：m0為織物處理前的質(zhì)量，g;m1為織物處理后的質(zhì)量，g。

1.4.6?拋光效果

參照ISO12947.4—1998《紡織品用馬丁代爾（Martindale）法對織物抗磨損性的測定 第4部分：外觀變化的評定》測定。

1.4.7?得色量測定

K/S值采用Datacolor SF-600Plus測色配色儀對染色織物進行3次測試取平均值，K/S值越大，得色越深。

1.4.8?耐皂洗色牢度測試

參照GB/T 3921.3—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》測定。

1.4.9?CODCR值

參照HJ88—017《中華人民共和國國家環(huán)境保護標準》測定。

2?結(jié)果與討論

2.1?常規(guī)工藝和新工藝效果對比

2.1.1?淺色、鮮艷的中、深色染整工藝

在淺色、鮮艷的中、深色染整工藝中，都需要氧漂布底。常規(guī)堿氧漂+拋光染色一浴工藝和低溫低堿氧漂+除氧拋光染色一浴工藝的主要區(qū)別在前處理工藝和皂洗工藝的差異，具體工藝效果對比見表1。

由表1可知，淺色和鮮艷的中、深色染色，采用低溫低堿氧漂工藝的白度比常規(guī)氧漂工藝略差，但可以達到染色對布底白度的要求，染色后效果和常規(guī)工藝基本相當。低溫低堿前處理后前處理浴pH值降至7左右，可不用洗水直接排水即可進入下一步拋光染色工序，另外，在低溫低堿條件下前處理可一定程度減少織物強力損傷和布面折痕，降低織物的質(zhì)量損失，同時污水COD也可一定程度降低。

2.1.2?中、深色染整工藝

在中、深色染整工藝中，常規(guī)堿煮+拋光染色一浴工藝和生物精練拋光染色一浴工藝的效果對比見表2。

由表2可知，中、深色染色，采用生物精練工藝可獲得與堿煮工藝相同染色效果的同時，大大降低了工藝溫度，生物精練拋光染色一浴工藝可一步完成前處理、拋光、染色，節(jié)能、省時效果明顯，同時織物質(zhì)量損?失小，強力保持率高，在織物手感方面有一定的改善，與常規(guī)堿煮拋光染色工藝對比污水COD明顯降低。

2.2?常規(guī)工藝和節(jié)能工藝成本對比

實際生產(chǎn)加工過程中，開發(fā)新工藝，提升產(chǎn)能，其主要目的就是降低綜合生產(chǎn)成本，提高利潤率。本文以廣東某印染廠實際大生產(chǎn)為例，對常規(guī)工藝和節(jié)能工藝進行成本分析對比。

根據(jù)印染廠實際染色生產(chǎn)情況，選用4管立信溢流染色機，每缸用1t 14.6 tex全棉1×1密根拉架羅紋布，并按照1.2和1.3工藝進行淺色、深色大生產(chǎn)試樣對比。

2.2.1?助劑成本對比

常規(guī)堿氧漂+拋光染色一浴工藝與低溫低堿氧漂+除氧拋光染色一浴工藝的助劑成本對比見表3，常規(guī)堿煮+拋光染色一浴工藝與生物精練拋光染色一浴工藝的助劑成本對比見表4，以下均按照生產(chǎn)1 t布計算助劑成本。

由表3、表4可知，低溫低堿氧漂、除氧拋光染色一浴工藝和生物酶精練拋光染色一浴工藝比常規(guī)堿氧漂、拋光染色一浴工藝和堿煮、拋光染色一浴工藝，助劑成本略有增加。

2.2.2?能耗、時間、人工成本對比

能耗（包括水、電、蒸汽）在整個印染加工過程中占總成本的大部分，另外，在目前嚴峻的環(huán)保形勢下，節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)勢在必行，因此大部分印染企業(yè)都在改革，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，縮短工藝時間以提高生產(chǎn)效率;染整助劑盡量采用環(huán)保的酶制劑或是節(jié)能減排助劑;更換新式染缸，盡量采用低浴比染色，降低污水排放量，以迎合環(huán)保的要求。常規(guī)工藝和生態(tài)節(jié)能工藝能耗、時間及人工成本對比見表5、表6。

由表5、表6知，染淺色和鮮艷的中、深色時采用低溫低堿氧漂+除氧拋光染色一浴工藝比常規(guī)堿氧漂+拋光染色一浴工藝節(jié)約能耗和人工成本約389.4元，染深色時采用生物精練拋光染色一浴工藝比常規(guī)堿煮+拋光染色一浴工藝節(jié)約能耗和人工成本約408元。

2.3?生態(tài)節(jié)能染整工藝適用性分析

通過染廠大生產(chǎn)對生態(tài)節(jié)能工藝的應用，并根據(jù)染色要求，淺色及鮮艷的中、深色一般要求氧漂布底，色光較萎暗的中、深色一般不要求氧漂布底，故在染廠大生產(chǎn)時需將生態(tài)節(jié)能工藝分為低溫低堿氧漂+除氧拋光染色一浴工藝和生物精練拋光染色一浴工藝兩種，根據(jù)不同的布種和不同的要求，選擇適當?shù)娜菊に?，可給工廠節(jié)能降耗、大大提高生產(chǎn)效率，最終給染廠帶來較大的經(jīng)濟效益。

3?結(jié)?論

a）低溫低堿氧漂+除氧拋光染色一浴工藝可在低堿條件下去除纖維雜質(zhì)，并通過雙氧水催化劑的催化作用，在低溫條件下接近常規(guī)氧漂工藝的氧漂效果，在pH值穩(wěn)定劑的作用下促使前處理浴pH值在前處理過程中逐漸降至7左右，可直接省去洗水、中和過程，排水即可進入除氧拋光染色工序。

b）生物精練拋光染色一浴工藝可在55～60 ℃低溫條件下精練、拋光、染色同浴，可大大節(jié)約水、電、汽、時間以及人工成本，提高生產(chǎn)效率，同時整個工藝過程采用生物精練可在無堿條件下進行，明顯降低了污水COD，但生物精練工藝具有一定的局限性，精練后布面親水性較好但白度提升不大，僅適用在色光較暗的中、深色染色。

c）采用低溫低堿氧漂工藝和生物精練工藝，再結(jié)合低溫皂洗工藝，可使整個工藝流程都在低溫條件下進行，能有效防止布面折痕的產(chǎn)生，工藝流程節(jié)能降耗，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)生態(tài)節(jié)能染整。

參考文獻：

[1] 楊雅蝶，夏先廣，秦新波，等.棉針織物一浴法低溫練漂技術(shù)[J].印染，2013，39（12）：1-4.

[2] 孫麗靜，張文根，周世洲，等.棉針織物的低溫前處理[J].印染，2016（14）：22-24.

[3] 楊雅蝶，秦新波，尹沖，等.棉針織物的Saltren-Mn配合物低溫催化漂白[J].印染，2013，39（8）：1-4.

[4] 李興，岳仕芳，張顯兵.棉織物低堿短流程氧漂前處理[J].印染，2018（16）：19-21.

[5] 黃茂福.棉織物低溫練漂的方法原理和展望（四）[J].印染，2014，40（8）：45-48.

[6] 羅維新，李春光，武廣林，等.棉織物低溫前處理技術(shù)[J].印染，2012，38（20）：18-21.

[7] 鄒志奇，曾志亮，肖鴻，等.生物精練、拋光與活性染料染色一浴工藝[J].針織工業(yè)，2018，351（4）：44-47.

[8] 常向真.針織物染整節(jié)能減排系列新工藝開發(fā)[J].針織工業(yè)，2011（1）：20-22.