常压等离子体设备在棉织物前处理中的应用yd12103
徐憬.李翠萍.姚登辉.杨立波 中国纺织科学研究院江南分院.浙江绍兴312071
原载：第八届全国染整前处理学术研讨会论文集.2009；248-250
【摘要】采用自行研制的常压低温等离子体设备.在不同气氛下对纯棉织物进行前处理.通过大量中试试验.得出既节约成本又节能减排的工艺方案.即等离子体处理→烧毛→半煮练→漂白.试验结果证实。经该等离子体设备处理后.再经后续工序处理.其半成品布毛效、断裂强力和白度等接近常规生产工艺.而煮练碱浓和汽蒸时间均较常规工艺降低三分一。
【关键词】前处理；等离子体；常压；低温；棉织物
O前言
等离子体加工工艺属于干态加工.具有加工周期短、清洁、环保的特点[l]。
本院所使用的常压低温等离子体设备是与中科院合作研制的。该设备的基本特征是：以介质阻挡方式实现大面积均匀放电[4-5].可混入不同气体.气体流量可以控制.放电强度也可根据工艺要求调节。此设备为平幅连续式.门幅达到
所以.应用等离子体技术可优化传统的退煮工序.达到节能减排、清洁生产的目的。
1 试验
1.1 试验材料
织物 14.8tex×14.8tex
378根／
助剂：氢氧化钠(化学纯.北京试剂化学公司).精练剂YH21000(上海洪洋化工有限公司).螯合剂FK2425(绍兴中纺化工有限公司).双氧水(广州成畅化工有限公司).稳定剂FK
1.2 试验仪器
常压低温等离子体设备(中样机.自行研制)：烧毛机LMH003(江阴市江南纺印机械有限公司)：煮漂联合机LH2022(江苏红旗印染机械有限公司)：丝光机LM0822340(黄石纺织机械厂)：Datacolor Spectraflash SF600X测色光谱仪(美国Datacolor公司)：LCK2800型纺织品毛细效应测定仪(山东纺织研究院测控设备开发中心)；YG026断裂强力仪(江苏南通三思机电科技有限公司)。
1.3 试验方法
(1)工艺流程
工艺一：原布→等离子体处理→烧毛→半煮练→漂白
工艺二：原布→等离子体处理→烧毛→煮练→漂白
工艺三：原布→等离子体处理→烧毛→直接漂白
工艺四：原布→烧毛→退浆→煮练→漂白(传统工艺)
(2)工艺条件及处方
烧毛：车速
等离子体处理：氩气lO L/min.氧气
退浆：烧碱
煮练：NaOH
半煮练：即把煮练的助剂用量和汽蒸时问适当减少NaOH
漂白：H202
毛效：按FZ/T
断裂强力：按GB／T3923.1-1997《纺织品织物拉伸性能第l部分：断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》测定。
白度：用Datacolor Spectraflash SF600X测色光谱仪测定。
2 结果与讨论
2.1 不同生产工艺处理对织物性能的影响[6]
试验工艺流程均在煮练后取样。工艺三.在直接漂白后取样.检测样品的毛细效应.不同工艺的毛效比较见表l。
表l 不同工艺流程处理棉织物的毛效
|
指标 |
工艺一 |
工艺二 |
工艺三 |
工艺四 |
|
|
毛效(cm／30min) |
11.8 |
12.8 |
6.0 |
12.0 |
|
|
白度 |
77.1 |
78.8 |
61.7 |
76.5 |
|
|
强力 (N／ |
经向 |
279.5 |
273.3 |
288.8 |
258 |
|
纬向 |
209.9 |
205.2 |
216.9 |
194 |
|
注：原布经向强力310.6N／
由表l可见.工艺一、二、四的毛效和白度差不多.即织物经工艺一、二处理后.已完全达到纺织品后道工序的要求.且省略了退浆工序。这是因为织物上的PVA浆料经氩气和氧气低温常压等离子体处理后.聚乙烯醇分子链不同程度地断裂：棉纤维上蜡质连续覆盖状态被破坏.形成含-OH、-COOH等水溶性基团的物质.织物润湿性提高。利用等离子体以上特性可改进传统工艺.即织物先经等离子体处理和烧毛后.直接进入煮练.以替代传统的退浆工序。工艺三的毛效和白度较差.达不到质量要求.说明等离子体处理纯棉织物还不能完全替代退浆及煮练。而织物经等离子体处理和烧毛后进行半煮练.则可以达到要求.即工艺一比较理想。应用低温常压等离子体处理工艺.棉纤维的损伤比工厂传统工艺要小。这是因为棉纤维经氩.氧低温常压等离子体的高能粒子撞击后.尽管棉纤维上个别部位连接的β-D-葡萄糖剩基上的l.4-甙键被击断.但平均聚合度(DP)下降很小.而且低温常压等离子体处理仅在纤维表面10µm深度内发生作用。加之纤维表面有浆料和其它杂质.所以对纤维损伤不大。表l表明.工艺一、二和三的经纬向强力都大于工艺四。
2.2
最佳工艺和工厂传统工艺实际成本比较
通过大量试验.确定工艺一为最佳工艺.它与工厂常规工艺的具体参数比较见表2。
表2等离子体处理与常规工艺参数
|
|
退浆碱浓度(g／L) |
退浆汽蒸时间／min |
退浆用水(t／m) |
煮练碱浓度g/L |
汽蒸时问／min |
|
常规工艺 |
10 |
40 |
0.23 |
30 |
60 |
|
等离子体处理工艺 |
0 |
0 |
0 |
20 |
40 |
与常规工艺相比.等离子体处理工艺成本较低.如下所示：
(1)
节省碱剂用量
按28％浓度的液碱价格0.75元／kg.带液率为90％计.每万米布节省碱的成本为：
(2)
节省蒸汽消耗量
每万米布常规工艺用汽量.退浆4t.煮练6t；而等离子体处理最佳工艺用汽量为4t。每吨汽按150元计.则每万米布节省蒸汽900元。
(3)
节省水用量并减少排放
每万米布等离子体处理节省退浆用水23t。按每吨水(含污水处理费用)3元计.则每万米布节省69元。
(4)
增加的等离子体处理加工成本
等离子体设备用负荷为80kW.退浆机用电负荷为30kW.每万米增加的耗电费用为：
(80-30)kWh×0.75元／kWh÷（
用等离子体处理工艺.每万米节约加工成本为：
(60+900+69)-104=925(元)
此外.应用等离子体技术.能减少碱用量.降低污水COD值.具有明显的环境效益。
3
结论
(1)纯棉织物应用等离子体处理工艺.对工厂的传统前处理方法进行改进.完全能达到实际生产的要求.半成品的各项指标与工厂常规工艺产品接近。等离子体技术处理纯棉织物的最佳工艺是：原布等离子体设备处理一烧毛→半煮练→漂白。
(2)在纯棉织物前处理中应用等离子体技术连续生产.可降低工厂生产成本.节能环保.提升经济效益。
参考文献：
[1]Hsieh Y,Debra A,Meiping Wu,Solvent and glowdischarge induced surface wetting and morphological changes of polyethylene terephthalate(PET)[J]J App1 Polym Sci.1989，38：1719-1937
[2] Jahagirdar C J，Veakatarkrishnnan S．Antisoiling of polyester(PET)by a novel method of P1asma treatments and its evalution by colormeasurement [J]J Alpl Polym Sci.，41;117-128
[3] Lawton E L,Adhesion imp rovement of tirecord induced by gas P lasma[J]J Appl Polym Sci，1974，18;1557-1574
[4]陈杰瑢，低温等离子体化学及其应用[M]北京，科学出版社，2001
[5]裴晋昌，低温等离子体物理化学基础及其应用(三)[J]印染，2005，31(13)；41-44
[6]宋心远，沈煜如．新型染整技术[M]北京，中国纺织出版社，1999；20-30