前处理工艺条件的互补9-3
陈立秋 中国纺织科技暨人才服务战略联盟 副理事长
原载：第九届全国染整前处理学术讨论会论文集；13-16
【摘要】通过对前处理工艺过多应用化学品助剂，造成排污量的增加及一些工艺弊端的反思，提出前处理工艺条件：水、能量、化学品、时间四大要素，必须互补，创新、优化工艺，提高退煮漂、丝光工艺品质，节能减排，降低生产成本。
【关键词】工艺条件；水；能量；化学品；时间；互补
1 前言
染整湿处理应具备四大要素：水、能量、化学品和时间。传统工艺创造方案往往凸显化学品的应用，忽视了对水、能量、时间的协调、互补。前处理工艺的创新，一是要强调“化学做减法、物理做加法”的原则。
化学做减法是针对目前湿处理为了达到工艺目标要求，投入大量化学品助剂，结果解决了一些问题，对一些问题尽量投入过多的化学品助剂，离开工艺目标要求甚远，而工艺污水排放，导致环境污染的反思。对湿处理工艺条件四大要素：水、化学品、能量、时间进行优化互补，化学做减法就是湿处理工艺中的化学品且剂少用，能不用更好，物理做加法就是湿处理工艺中的水、能量（机械能、热能）及时间要素的充分应用，对化学助剂的“减法”进行互补。
2 退煮漂，工艺条件的互补
前处理退煮漂为了退浆尽，毛效、白度、降强达标，应用碱氧工艺，氧一氧工艺，酶剂、茶皂素将常规退煮漂三步法，缩短到两步法，化学助剂起着主导作用，做减法能行吗？
现行前处理退煮漂工艺生产中，犯上能耗高、水耗高、CODcr值排放高的“三高”弊病，其主要原因是坯布经纱上浆率高达10%~13%（仍有提高的趋势），化学浆料（如PVA浆）占浆料的比例愈来愈高，在进行常规退煮漂短流程一步法时，有较多的纺织品工艺效果达标难，存在毛效低、退浆不尽、棉籽壳多，白度差等弊端，对此染整企业一般都是加大化学品助剂的投放量，而这些万分复杂的肋剂，提高了CODcr值的排放量，增加水洗负荷，弊端解决不了，生产成本随增。
前处理退浆，精练工艺，必须解决的难题是如何让化学品助剂能进入坯布、纤维内部进行有效地去除浆料、杂质。
去除坯布浆料及纤维素原生杂质，必须撕裂坯布的两层“膜”是人为的上浆，化学浆（PVA）烧毛后在坯布上形成疏水层“外膜”，它阻碍工艺液的进入；“内膜”是棉纤维生长过程所形成的，纤维的角皮层、初生胞壁层中的棉蜡、棉脂、果胶质，棉纤维组成三维“膜”层，其变阻碍工艺液的进入。
化学品助剂就是“高效”的，也无法冲破两层“膜”。物理做加法，就是扩大工艺要素水、能量、时间的动作，为化学品助剂破膜渗入提供条件。
2.1 “外膜”的撕裂提供“通道”
影响棉织物退浆的主要原因之一，是PVA浆料工艺过程溶胀时间太短，水与PVA的相容性好，采用透芯高给液装置（专利号：ZL200420027792.3），液下轧液、“微真空”在大气压下逼迫渗透，堆置充分溶胀。
坯布充分溶胀表面，经退浆预处理机（专利号：ZL201020621807.4），“刷、搓、冲洗”，撕裂上浆坯布“外膜”，提供工艺液“通路”。
利用液下透芯轧液，堆置2~3小时，PVA浆料获得充分的水溶胀时间，退浆预处理机机械的“刷”、“搓”令充分溶胀的“外膜”撕裂，为化学品助剂的渗入提供了“通道”。这些皆为物理做加法的表现，是水、机械能量、时间的互补。
2.2 “内膜”撕裂的渗入萃取
前处理退煮漂工艺，“煮”早退出工艺实用，以“蒸”代“煮”的原因是因为R箱煮练工艺，由于应用烧碱退浆，R箱容量大，碱液用量大；烧碱工艺过程碱度衰减大，易形成前后处理不一；残余碱液色度差（酱油色），无法进行漂白布的加工；CODcr排放值特别高。煮练比轧蒸更有利坯布“内膜”的破碎，为萃取棉纤维原生杂质提供条件。应用生态助剂短时煮练，化学品与能量、时间的互补，为退煮漂短流程工艺提供有效条件。煮练工艺应用必须要有一适合的助剂，“卜公茶皂素”就是一种单一的不含烧碱、双氧水的生态助剂，煮练效果明显优于轧蒸工艺，且无烧碱R箱煮练的弊端。
退煮漂短流程工艺充分利用水、能量、化学品、时间的互补，是一种全新的短流程一步法工艺，适合不同组织结构、厚重的织物，不受浆料的限制（PVA浆料可行），水、电、蒸汽消耗明显下降，工艺品质优良，工艺生产成本下减少。
3 丝光工艺条件的互补
丝光工艺是棉纤维由纤维Ⅰ在烧碱及张力作用下，改性转变成纤维素Ⅱ的过程，纤维素Ⅱ转化愈多，丝光工艺综合效果愈优。烧碱在改性过程是一种溶胀剂，它令纤维素微胞溶胀，扩大无定形区，提高上染率。
NaOH与H2O组合成的水化合物，能进入微细胞的直径是1nm，烧碱浓度
按“化学做减法，物理做加法”的主张，不需要采用耐高浓度烧碱的渗透剂。
3.1 水的互补
湿布丝光的织物不仅得色均匀丰满，而且缩水率好于干布丝光，这是因为湿的半制品在浸渍浓碱液时，织物上所带的水分使碱液表面张力减小，使妨碍吸附、透吸的界质阻力降低，织物接触浓碱时，表面碱液首先被稀释，织物表面的纤维不会马上膨胀，这使NaOH和水的交换达到均匀扩散的效果，为透芯、深度丝光提供条件。
湿布丝光半制品湿进布，退煮漂工艺湿落布，减少烘燥环节，一般织物全年可节省烘燥蒸汽3000t。
进行湿布丝光时，烧碱浓度的在线控制是重要的，织物低含水，透芯高轧碱是必须的。
3.2 热能的互补
常规紧式丝光因工艺车速，设备流程致使织物碱反应时间短的因素，难实现透芯丝光，通过对织物的切片观察，只有20%~30%的纤维截面因溶胀而变为环形，这种表面丝光的结果，使织物存在较大的潜在缩水性。
热碱丝光的作用时间仅为常规室温丝光的1/2~2/3，为实现透芯丝光提供条件。
为了增加织物的可塑性和拉伸性，热碱丝光（
3.3 机械能的互补
丝光轧碱采用透芯高给液轧车，轧液是在液下轧碱，织物出轧点后仍进行在工艺碱液中，织物“微真空”在大气压下，工艺烧碱液逼迫渗透。透芯高给液轧车施液纯属物理做加法的机械能的互补。逼迫渗透的工艺碱液，输送到纤维的无定形区，为烧碱的水化合物进入“微胞”缩短了扩散路径，有利棉纤维的改性。
目前透芯高给液轧车应用在松堆丝光机上，生产实践佐证，渗透效果极佳。
3.4 时间的互补
松堆丝光堆置时间5~8分钟，生产实践工艺水、电、蒸汽及烧碱节省可观：
（1）节水:松堆工艺每小时耗水3t，对比紧式传统工艺每小时耗水12t，全年工作6000h共节水54000t。
（2）节电:松堆工艺稳定区“五冲五吸”改成“三冲三吸”，设备装置容量节约了40%；变频调速控制吸水真空度，棉麻织物功耗下降40%，棉氨（纬）弹力布下降80%。
（3）节省蒸汽:松式丝光工艺用水全年减水54000吨，以水洗加热蒸汽
（4）节省烧碱:松式丝光工艺过程按损耗烧碱总量的20%计，全年加工织物2500万米，则可节省烧碱（100%）110吨，加上紧式丝光水污排放所流失的147.9吨共节省烧碱（100%）257.9吨。
丝光工艺的烧碱进放纤维的“无定形区”及“微胞”实施溶胀、改性，水洗将工艺反应多余的残烧碱洗去，做“表面文章”的“酸中和”，对透芯进入织物纤维的残烧碱是无奈之举，一般水洗槽洗涤时间太短。增设一台煮碱单元，织物松堆煮碱10min，将有利去碱，增加时间要素，可避免“酸中和”化学处理的无效弊端。
4 结语
紧式丝光工艺以提高工艺烧碱浓度解决工艺烧碱液能进入纤维素微胞，由于烧碱浓度处理的水、能量（机械力、热能）及时间三要素与化学品烧碱的互补，可以少用化学品烧碱，降低碱耗，节省蒸汽，节省用水，湿布、热碱、松堆三合一丝光工艺是典型的湿处理四大要素的典型互补案例。
参考文献：
［1］陈立秋 染整湿处理艺条件的互补“亚伯”杯2011年第五届全国纺织印染肋剂学术交流会 专题报告 宁波 2011年9月