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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?? ????????????? 10

?? ?浴比??? ???????????? 150

? ??温度?? ??????????? ?? 65

?? ?时间?? ??????????????60min

?? ?超声波频率??? ????????? 30kHz

1.3 测试方法

1.3.1 白度

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

??????????????? 1 pH值对织物前处理效果的影响

pH

白度/%

强力损失率/%

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,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

???????? 2 氧漂精练剂HK -1039用量对织物前处理效果的影响

氧漂精练剂HK-1039/ gL-1)

白度/%

强力损失率/%

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,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

3 双氧水用量对织物前处理效果的影响

双氧水/(mLL-1)

白度/%

强力损失率/%

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

4 处理时间对织物前处理效果的影响

时间/min

白度/%

强力损失率/%

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

???????????????? 5 处理温度对织物前处理效果的影响

温度/℃

白度/%

强力损失率/%

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3040kHz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

6 超声波频率对织物前处理效果的影响

超声波频率/KHz

白度/%

强力损失率/%

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pH10.5双氧水8mL/L硅酸钠Sg/L时间60min、温度100℃,浴比都为150

??? 处理后的棉针织物分别进行性能测试,结果见表7

7 传统工艺和新工艺的前处理效果对比

项目

白度/%

强力损失率/%

30min毛效/cm

采用超声波前处理工艺

67.94

1.9

10.1

未采用超声波前处理工艺

50.18

1.1

6.5

传统工艺

73.13

5.2

12.3

??? 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.

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