棉针织物低温前处理工艺的研究

渠少波，寇笃敬，文 卓，李荣龙

（东莞德永佳纺织制衣有限公司，广东东莞 523000）

近年来，环保压力日益增大，印染行业的可持续发展迫在眉睫。据统计，印染加工过程的总能耗中，印染前处理工序的能耗占到七成以上，前处理工序环境污染严重，其污染程度也占到79%以上[1]。因此，前处理工艺是改善纺织印染行业高污染、高能耗现状的突破口。

棉纤维具有良好的吸湿透气性、保暖性、抗静电性和穿着舒适柔软性，深受消费者的喜爱。然而棉纤维上含有棉籽壳、蜡质、果胶、油脂等天然杂质，需要经过精炼和漂白工序，以去除纤维上的杂质，提高面料的吸湿性和白度[2]。

传统棉针织物前处理工艺通常使用强碱和高温（90～110 ℃）进行炼漂处理，不仅导致面料强度受损、织物失重率增加、手感粗糙等问题，而且能耗大、排污严重，增加了废水处理难度，造成资源浪费和环境污染。此外，传统的前处理工艺中需要使用渗透剂、双氧水、双氧水稳定剂、烧碱等助剂，助剂种类繁杂，操作复杂，不利于工厂管理。

低温前处理工艺利用低温前处理助剂降低处理温度，使棉织物在较低温度下完成炼漂处理，获得较好的毛效、白度及面料强力的同时，降低能源消耗、提高生产效率[3-4]。

1 实验

1.1 生产设备

面料：100%棉平纹布（自制），100%棉罗纹布（自制），100%棉双面布（自制）。

设备：气流染色机（立信染整机械深圳有限公司），计算机测色配色仪（Datacolor 公司），毛效测试仪，分析天平，恒温干燥箱。

助剂：低温前处理助剂（自制）、表面活性剂（自制）、醋酸（HAc）、NaOH、50%H2O2。

1.2 工艺实验

1.2.1 传统前处理工艺

工艺配方：表面活性剂1.5 g/L，NaOH 2.0 g/L，50%H2O23.0 g/L，处理温度105 ℃，处理时间30 min，浴比1∶4，HAc 0.5 g/L。

工艺流程：坯布准备→室温进缸→3 ℃/min 升温至105 ℃→保温30 min→3 ℃/min降温至80 ℃排水→冷水洗一缸→过酸→冷水洗。

1.2.2 低温前处理工艺

工艺配方：低温前处理剂2.0 g/L，NaOH 2.0 g/L，50% H2O23.0 g/L，处理温度75 ℃，处理时间40 min，浴比1∶4，HAc 0.5 g/L。

工艺流程：坯布准备→室温进缸→6 ℃/min 升温至75 ℃→保温40 min→直接排水→冷水洗一缸→过酸→冷水洗。

1.3 性能测试

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。试样折叠成4层，采用计算机测配色仪测4次，取其平均值。

1.3.2 毛效

按FZ/T 01071—2008《纺织品毛细效应试验方法》测试。将实验沿横、直方向分别剪为25 cm×5 cm布样，采用毛效测试仪，记录30 min 内水沿织物爬升的高度。

1.3.3 失重率

将处理前后的布样在恒温干燥箱中烘干至恒重，随后放置于干燥器中平衡24 h至室温，用分析天平分别测其质量m，按如下公示计算得到面料失重率。

m1为处理前布重，g；m2为处理后布重，g。

2 结果与讨论

2.1 低温前处理

本实验在前处理配方中加入双氧水活化剂，增强双氧水在低温条件下的氧化能力，实现织物的漂白处理。在碱性条件下，双氧水分解得到HOO-，HOO-可与色素的羰基、共轭结构、醌基等基团发生反应，破坏其发色结构，从而达到漂白的目的。据研究表明，在95～100 ℃的条件下，双氧水1 h 的分解率不高于40%；而常温下，双氧水24 h 的分解率不超过15%。因此，要实现低温漂白处理，需要提高双氧水在低温下的分解速率。

目前研究较成熟的是带有酰基结构的双氧水低温活化剂，如烷酰基类化合物、酰胺基类化合物。在漂白过程中，带有酰基结构的双氧水低温活化剂能够与双氧水发生反应，生成过氧酸离子或更多的过氧离子，过氧酸离子具有更高的氧化电位，是一种氧化性比过氧化氢更强的氧化剂，在低温条件下具有更强的漂白能力[4]。

本实验选用特定的带有酰基结构的化合物，制备得到双氧水低温活化剂。该活化剂在70～80 ℃下具有优异的双氧水活化性能，能明显提高双氧水在低温下的分解速率。

2.2 性能对比

选择本厂自制的任意3 种面料：100%棉平纹布、100%棉罗纹布、100%棉双面布，分别用传统前处理工艺和低温前处理工艺进行煮炼和漂白处理，并将不同工艺处理后的半制品性能进行对比，对比结果见表1。

表1 传统前处理工艺与低温前处理工艺处理效果对比

由表1可知：与传统前处理相比，棉针织面料经过低温前处理工艺进行煮炼和漂白处理后，其白度差异基本上控制在±2以内且在70左右，基本满足一般颜色加工需求，若面料待加工颜色为鲜艳色，则可适当调节配方中的H2O2浓度，从而获得更高的白度；平纹布处理后毛效（横、直）优于传统工艺处理后的毛效，而罗纹布与双面布毛效（横、直）与传统工艺的差异控制在±2以内；此外，相较于传统前处理工艺，100%棉平纹布、100%棉罗纹布、100%棉双面布经低温前处理工艺处理后，其失重率分别降低了30%、19%和21%。

由以上数据可以看出，经传统前处理工艺和低温前处理工艺处理以后，100%棉平纹布失重率的变化差异明显高于100%棉罗纹布和100%棉双面布。这是因为，相较于罗纹布和双面布，平纹布织法结构简单、布身较薄、单位面积质量较轻，助剂更易渗透进入面料中，因此在传统前处理工艺的高温（105 ℃）、强碱和浓H2O2条件下，平纹布面料更易损伤。

2.3 能耗对比

统计本厂一段时间内低温前处理工艺耗电量、耗汽量以及生产耗时，并与传统前处理工艺的耗电量、耗汽量以及生产耗时进行对比，其结果见表2。

表2 传统前处理工艺与低温前处理工艺能耗对比

与传统前处理工艺相比，低温前处理工艺将棉针织面料的煮炼、漂白温度由105 ℃降低至75 ℃，极大程度地降低了蒸汽和电能的消耗，低温煮漂工艺生产每吨布消耗电能及蒸汽量明显下降，电能由80 kWh/t布降低为50 kWh/t布，电能消耗量下降了37.5%；蒸汽量0.41 t/t 布减少为0.10 t/t 布，蒸汽使用量减少了75.6%；工艺耗时也缩短了15.3%。

由以上可知，低温前处理工艺在一定程度上缩短了工艺时间，提高了生产效率；降低了能源消耗，符合目前节能减排的环保要求；降低了棉针织物前处理工艺的加工损耗，提高了生产产能。因此棉针织物低温前处理工艺具有明显的经济效益和社会效益。

3 结论

与传统前处理工艺相比，棉针织面料低温前处理工艺获得的白度、毛效与传统工艺基本一致，符合后道加工的要求。其失重率少于传统前处理工艺、工艺设定时间减少了15.3%，在一定程度上提高了生产效率和生产产能；此外，采用低温前处理工艺，其耗电量和耗蒸汽量分别减少了37.5%、75.6%，大大地降低了针织产品的加工成本，具有节能降耗、绿色环保、降本增效的优势。