湿布、热碱、松堆丝光工艺的节能减排9-37
刘彦召 宋永刚 山东源丰印染机械有限公司
陈立秋 中国纺织工程学会染整专业委员会
原载：第九届全国染整前处理学术讨论会论文集；320-336
【摘要】现代丝光工艺不仅要求改善织物的表面光泽，还需达到较好的综合效果，包括门幅收缩小，织物尺寸稳定，染料上染均匀，重现性好等。文中介绍了丝光效果较好的工艺及设备，如湿布丝光、热碱丝光、松堆丝光，探讨了影响这些丝光工艺的主要因素，以达到改善丝光织物品质，节省烧碱、水、电和蒸汽的消耗。
【关键词】印染厂；丝光；工艺过程
0 前 言
棉、维棉和涤棉织物经浓碱丝光处理，除能获得耐久的光泽外，还能提高对染料的吸附能力，节约染料，同时提高成品的尺寸稳定性，降低缩水率。采用18%～25%浓烧碱液处理棉、维棉和涤棉织物，能使棉纤维发生不可逆的剧烈溶胀，纤维的截面由扁平的腰子形或耳形转变为圆形，胞腔发生收缩，纵向的自然扭转消失；如果再施加适当的张力使纤维张紧或不发生收缩，纤维表面皱纹消失，变成光滑的圆柱体，纤维结构得到有序排列，对光线呈有规则的反射，表现出光泽。这一过程的实质，是烧碱进入天然纤维素Ⅰ的微胞内，将晶体溶胀为碱纤维素，转化为纤维素Ⅱ（丝光纤维素）。纤维素Ⅱ数量越多，丝光程度越高，表现为吸附能力及反应性越好。
优化丝光工艺，采用创新的丝光设备，在改善丝光织物品质的前提下，可降低烧碱、水、电、蒸汽的消耗，实现淡碱回收和工艺过程中“零排放”，是丝光工艺的发展方向。
1 现代丝光工艺的要求
现代丝光工艺除了要改善织物表面光泽外，还需要达到较好的综合效果，即门幅收缩量小、残余收缩量低、织物尺寸稳定性好，改善折皱及弓纬，染料上染均匀和重现性良好，同时还要降低耗碱量，减少淡碱回收蒸发量。这些都与设备条件有十分密切的关系。
丝光工艺的关键是实施透芯丝光，使NaOH水合物进入纤维素微胞，在微胞内溶胀，使纤维变性。而纤维素的溶胀则与工艺温度、碱液浓度及张力的施加密切相关。
1.1 织物丝光溶胀的工艺条件
在丝光过程中，纤维素纤维各部分的溶胀均与烧碱浓度、温度、时间，特别是溶胀时织物的张力等工艺条件有关。
溶胀可分为无限溶胀和有限溶胀。丝光工艺中以烧碱液为溶胀剂，一般都控制在有限溶胀范围内。质量浓度在
在丝光过程中，烧碱与纤维素生成碱纤维素，与水形成水合物，以及溶胀等反应，都是放热过程，所以降低烧碱液温度有利于生成纤维素Ⅱ。但降低烧碱液温度碱液黏度变大，不利于碱液渗入纤维，且扩散性能变差。现行冷丝光工艺的烧碱液温度为20～30℃。热碱丝光工艺则采用
冷烧碱溶液（通常在
早在1976年，贝希特尔（Bechtre）就证明，织物在较高温度（
热碱丝光作用时间仅为常温丝光（50s）的1/3～1/2，即可达到透芯丝光的要求。从丝光钡值及外观光泽来看，皆可体现出较好的丝光效果。
棉纤维在浓烧碱和张力条件下，发生化学和物理作用，纤维截面由原来的腰子形变成圆形，纵向从螺旋形状变为平直光滑形状。此时天然纤维素Ⅰ转化为纤维素Ⅱ（丝光纤维素），提高了丝光工艺的综合效果，而这一切首先取决于烧碱必须渗透进入棉纤维的微胞内部。能进入纤维素微胞内的NaOH与H20组成的水合物的直径是1 nm，当NaOH质量浓度为
织物丝光一般都采取连续浸轧方式。织物浸轧过程中，轧槽碱浓度将逐渐变淡，因而补给碱浓度必须高于轧槽碱浓度。笔者认为，此值应与纤维、织物组织结构、工艺车速、补给液注入碱槽的速率及槽液流动状况等有关，并非是传统丝光机的1∶0.7定比。因此，在丝光工艺过程中，碱液槽中碱浓度的在线监控非常重要。维持稳定的碱浓度，确保进入织物的NaOH水合物组成不变，从而确保丝光工艺的重现性。
常规紧式丝光工艺的轧槽碱浓度视产品而异，分
棉纤维在浸碱过程中溶胀，但如果对纤维施加张力，将产生阻碍纤维吸水溶胀的压力，从而削弱溶胀的功效。
张力与丝光光泽具有如下关系；①无张力丝光不产生光泽；②如果张力能使纱线或织物恢复至收缩前长度，可获得最佳光泽，再加大张力，光泽不再增加；③在张力下浸轧碱液并水洗所获得的光泽，与先松弛浸轧碱液再在张力下水洗所获光泽相同，但后者所需张力较大；④如果浸轧碱液后先松弛水洗，再在张力下拉伸，所得光泽大为降低，且需张力非常大；⑤长纤维纱线可获得最佳光泽。
紧式丝光中，经纱和纬纱的丝光效果区别不大，这是因为经纱在紧式丝光中受到强烈拉伸，使其伸直紧贴在纬纱上，相当于对纬纱施加了纬向张力，紧贴着经纬交织点，碱液难以渗透，这对经密高的织物影响更大。对丝光棉织物进行X射线衍射测试可知，棉织物丝光府绸（15 tex×l5 tex，523根/
由上可知，为了提高丝光时棉织物的溶胀，达到预期的光泽，可采用无张力松弛浸轧堆置，而后在张力下水洗的方案。
1.2 织物丝光的尺寸稳定性
无论是国际市场，还是国内市场，消费者对服装的尺寸稳定性要求越来越高。特别是国际市场，对面料不断提出防缩、优级防缩、超级防缩的特殊要求。
（1）纤维生长过程的内应力 棉纤维在生长过程中，纤维分子间形成氢键，并产生相当量的三维网状结构，从而在纤维间产生了内应力。因存在内应力织物容易回缩，半制品或成品的缩水率达不到要求。
（2）棉织物加工过程的内应力 棉纤维在纺纱、织造过程中，由于机械的拉伸作用，纱线之间集聚了内应力；在染整加工过程中，由于机械张力的作用，使织物经向伸长、纬向收缩，这种伸长与收缩，导致织物积聚了内应力，在水洗、烘燥的过程中释放而形成缩水。
（3）不同织物的缩水特征 织物在加工过程中受到张力的影响，使经纱“拉直”，纬纱“环曲”，这不仅与织物的紧密度有关，而且与织物的组织结构有关。
① 紧密织物的经纱密度较高，一般都大于100根/
② 稀薄织物的经纱密度比较低，与纬纱密度相当，如19.4tex×16.2tex，284根/
（1）树脂整理 使织物上的树脂与棉纤维形成三维网状交联结构，同时纤维素中的羟基因参与了树脂交联而相对减少，从而提高纯棉织物的尺寸稳定性，降低纯棉织物的缩水率。此方法必须是以客户有树脂整理的要求为前提，因为生产工艺的延长和整理助剂的投入都会增加能耗和生产成本，且必须控制游离甲醛的含量。
（2）机械预缩 机械预缩能可控地达到一定的缩水率领准，使织物经向回缩，以恢复纱线的平衡弯曲状态，从而提高织物品级。织物经机械预缩后，应注意在验码过程中，防止由于张力使织物经线重新被拉伸而增大缩水率。机械预缩对织物的纬向缩水的降低作用甚微。
（3）正确的丝光工艺 丝光是解决纯棉织物尺寸稳定性最有效和最经济的方法。
要取得良好的尺寸稳定性，必须使组成织物的所有纤维都 获得丝光效果。传统的“表面丝光”由于织物存在较多没有消晶的纤维，内应力未能消除，使织物具有较大的潜在缩水性。
将缩水率合格的常规紧式“表面丝光”和松堆“透芯丝光”试样成品存放半年后发现，常规紧式丝光成品的门幅自然回缩约
要取得好的尺寸稳定性，应在扩足门幅的稳定区内，将布面带碱量洗至
纤维在浓碱的作用下产生溶胀，除了纤维素分子重排以外，纤维之间、纱线之间同时产生滑移，使纤维进入塑性状态，在有条件地外加张力的影响下原先存在于织物内的应力得以消除，织物的外形在新的张力条件下被重新固定下来。值得注意的是，这种外形被固定是有条件的，即在张力未消除之前（布铗脱铗处），织物上残留的碱量必须在
影响布铗去碱效果的主要因素有以下两点：
（1）去碱温度的提高，增强了洗涤传质效果，亦使碱液黏度下降，真空泵的吸碱效果明显提高。某厂生产一批府调（14.5tex×14.5tex，523根/
（2）保持5冲5吸的碱浓度梯度。梯度越大，即5冲5吸的碱浓度差异越大，去碱效果越好。如最后一道冲淋淡碱浓度为
水洗区不适当的张力，有可能使丝光定形建立的新氢键拆散，加大了织物可塑性。张力致使织物经向拉长，纬向收缩，这对成品的缩水率颇有影响。因此，水洗张力应严格控制。
透芯丝光工艺可由直辊布铗丝光机或松堆布铗丝光机完成。前者涉及湿布丝光、热碱浸渍、冷却反应、热淡碱预洗、超喂上铗（针板）、合理冲吸、布边脱碱、直辊去碱和高效防皱水洗等技术；后者涉及堆置反应、经向拉伸等不同于常规布铗丝光机的应用技术。为了使透芯丝光工艺取得好的尺寸稳定性及工艺重现性，可应用微机管理、PLC控制及人机界面触摸屏上显示、设定、控制单元机车速、工作液温度、碱液浓度、织物张力等工艺参数，使工艺达到织物的品质要求，节省烧碱、水、电、汽及染化料。
2 湿布丝光工艺
湿布丝光可以减少用于退煮漂预制品的烘燥热能，全年按6000 h工作计，可节省圆筒烘燥所需的3000 t蒸汽。20世纪50年代，上海有三家印染厂采用湿布丝光工艺，但由于当时工艺条件的限制，湿布丝光效果并不理想，主要原因如下：
（1）湿布丝光要求织物低含水率进布，但当时缺少低轧余率轧车，进布含水率高，且含水率不稳定，不利于工艺碱浓度的平衡。
（2）丝光工艺碱浓度在线监控系统是保证丝光的关键，由于当时缺少工艺碱浓度在线监控仪表，主要采用人工滴定，可靠性和及时性不够。
（3）布面带碱液量很高，缺少低轧余率轧碱轧车，使淡碱回收量陡增。而当时淡碱浓缩装置的汽水比不超过1∶1.5，陡增的淡碱消耗大量蒸汽，与湿进布烘燥节省的蒸汽对比，得不偿失。
2.1 湿布丝光的工艺特点［2］
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工艺。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，降低了妨碍织物吸附、渗透碱液的界质阻力。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立即膨胀，从而使NaOH与水的交换达到均匀扩散的效果。由于碱液被稀释，黏度降低，扩散加速，使烧碱能够充分均匀地渗透到纤维内部，达到深度丝光目的。
织物丝光一般采用连续浸轧方式，由于NaOH对纤维素的直接性大于水，所以要求补给液的浓度高于轧槽碱浓度。
湿进布工艺的先决条件就是要求进布含水量尽量少，而出布要尽量湿，从而可使补充液的浓度与工作液浓度之间的倍数不会过大，可按式（1）计算：
（1）
式中：W——工艺要求浓度/（g·L-1）
NW——湿进布后补充液所需浓度/（g·L-1）
A——浸轧工作液后带液率/％
B——进机前织物的含湿率/％
湿进布补充液浓度与轧槽浓度的倍数关系示值见表1。
表1 湿进布补充液浓度与轧槽浓度的倍数关系示值
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B/% |
补充液浓度与轧槽浓度的倍数 |
||||||||||
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100% |
101% |
102% |
103% |
104% |
105% |
106% |
107% |
108% |
109% |
110% |
|
|
65 |
2.857 |
2.806 |
2.757 |
2.710 |
2.667 |
2.625 |
2.585 |
2.548 |
2.512 |
2.447 |
2.444 |
|
66 |
2.914 |
2.886 |
2.833 |
2.784 |
2.737 |
2.693 |
2.650 |
2.610 |
2.571 |
2.535 |
2.500 |
|
67 |
3.030 |
2.917 |
2.914 |
2.861 |
2.811 |
2.763 |
2.718 |
2.675 |
2.634 |
2.595 |
2.558 |
|
68 |
3.125 |
3.061 |
3.000 |
2.943 |
2.889 |
2.838 |
2.789 |
2.744 |
2.700 |
2.659 |
2.619 |
|
69 |
3.226 |
3.156 |
3.091 |
3.029 |
2.917 |
2.917 |
2.865 |
2.816 |
2.769 |
2.725 |
2.683 |
|
70 |
3.333 |
3.258 |
3.188 |
3.121 |
3.059 |
3.000 |
2.944 |
2.892 |
2.842 |
2.795 |
2.750 |
|
71 |
3.448 |
3.367 |
3.290 |
3.219 |
3.152 |
3.088 |
3.029 |
3.972 |
2.919 |
2.868 |
2.821 |
|
72 |
3.571 |
3.483 |
3.400 |
3.322 |
3.250 |
3.182 |
3.118 |
3.057 |
3.000 |
3.946 |
2.895 |
|
73 |
3.704 |
3.607 |
3.517 |
3.433 |
3.355 |
3.281 |
3.212 |
3.147 |
3.086 |
3.028 |
2.973 |
|
74 |
3.846 |
3.741 |
3.643 |
3.552 |
3.467 |
3.387 |
3.313 |
3.242 |
3.176 |
3.114 |
3.056 |
|
75 |
4.000 |
3.885 |
3.778 |
3.687 |
3.586 |
3.500 |
3.419 |
3.344 |
3.273 |
3.206 |
3.143 |
|
76 |
|
4.040 |
3.923 |
3.815 |
3.714 |
3.621 |
3.533 |
3.452 |
3.375 |
3.303 |
3.235 |
|
77 |
|
|
4.080 |
3.962 |
3.852 |
3.750 |
3.655 |
3.567 |
3.484 |
3.406 |
3.333 |
|
78 |
|
|
|
4.120 |
4.000 |
3.889 |
3.786 |
3.690 |
3.600 |
3.516 |
3.438 |
|
79 |
|
|
|
|
4.160 |
4.038 |
3.926 |
3.821 |
3.724 |
3.633 |
3.548 |
|
80 |
|
|
|
|
|
|
4.077 |
3.963 |
3.857 |
3.759 |
3.667 |
|
81 |
|
|
|
|
|
|
|
4.115 |
4.000 |
3.893 |
3.793 |
|
82 |
|
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|
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|
4.037 |
3.929 |
|
83 |
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4.074 |
注：100％～110％为浸轧工作液后带液率；B为布匹在进本机台前的含湿率。
例如，进布带液率为70％，出轧点的带液率为105％，则
要维持丝光轧槽碱浓度在
在常规丝光机进布前增设一浸轧清水、淡碱的单元机。
（1）虽然湿落布时轧液均匀，但湿布堆置在布车内或A字架卷装，皆可能导致织物的头尾、边中含水量的差异。因此，进布后先浸轧清水，使半制品的带液轧匀，且控制轧余率在60％。
（2）60％轧余率的半制品再轧一道淡碱，将有利于后续湿进布丝光，降低碱浓度，可按式（2）计算：
（2）
式中：NB——通过轧淡碱折算后的带液率/％
B——淡碱的轧余率/％
M——淡碱槽工艺浓度/（g·L－1）
W——丝光分段工艺碱浓度/（g·L－1）
在淡碱进布单元前半槽中注入清水，半制品轧水后轧余率60％；后半槽注入溢流碱质量浓度
经淡碱进布单元半制品已获得
（3）半制品进入前轧碱槽的前槽，设
，M1则为
按公式（1）计算（轧余率105%）：
（4）半制品由1#前槽浸渍碱液经轧点，带液105%，进入2#后槽，工艺碱浓度设置为
按公式（1）计算（轧余率110%）：
补充烧碱液质量浓度为
3 缩短工艺流程的热碱丝光［3］
3.1 棉纤维在浓烧碱中的溶胀温度
冷的氢氧化钠溶液（通常是
常规的丝光工艺过程中，织物轧碱后带碱量较低，没有足够的碱液向纤维内部扩散，受车速、设备、长度的制约，碱液渗透、扩散很难实现透芯。有关资料介绍，在常规丝光工艺条件下，通过观察织物切片，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。
早在1976年，贝希特尔（Bechter）就证明，织物丝光在较高温度（
为了提高织物的可塑性和拉伸性，其进入冷却反应槽后冷却至室温，以完成碱液与纤维的充分反应，使纱线内外纤维的溶胀趋于一致，确保丝光的均匀性。
热碱丝光的作用时间仅为常温丝光（时间50s）的50%～70%，便可达到透芯丝光的要求，而且无论是丝光钡值还是织物外观光泽，均体现出较好的丝光效果。
湿布浸渍热碱后冷却反应工艺的成功与否，取决于织物带碱量的准确性和稳定性，轧碱槽碱浓度的平衡以及碱作用时间也是影响丝光效果的重要因素。
棉纤维在浓烧碱溶液中会发生不可逆转的剧烈溶胀，使棉纤维的超分子结构和形态结构发生变化，从而获得良好的丝光效果。棉纤维丝光后，除了获得良好的光泽外，对染料的吸收能力也有所增加，尺寸比较稳定，强力、延伸性等服用性能也会发生一定的变化。因此，棉纤维的溶胀行为是研究丝光理论的重要内容。
（1） 平衡溶胀 在研究纤维的溶胀行为时，有必要先了解棉纤维的最大溶胀即平衡溶胀。Bechter研究了在浓烧碱液中，温度对棉纤维平衡溶胀的影响。图1表示在不同温度下，纤维的平衡溶胀（最大溶胀率）与浓度的关系。
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图1 烧碱质量分数和处理温度对棉纤维平衡溶胀的影响 |
由图1可见，在低温时，棉纤维的平衡溶胀值最高；随着温度的升高，平衡溶胀明显下降，超过
达到平衡溶胀所需要的时间，是生产者极为关心的问题。
Bechter对
条件下，退浆原坯和经漂白处理坯布在
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图2 原棉和漂白棉在 |
由图2所见，
（2）溶胀速度 实践中，考虑到经济和设备设计方面的原因，丝光时浸碱溶胀的时间一般限定在30～60s，也就是说，纤维的溶胀不可能达到最大，要考虑纤维的溶胀速度。影响棉纤维溶胀速度的因素很多，温度是最重要的影响因素。
图3显示了在无任何助剂的浓碱液中，退浆坯布在不同温度下的相对溶胀率（
）与时间的关系。
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图3 烧碱处理时间对退浆棉布丰对溶胀率的影响 |
由图3可见，在60s的时间内，随温度升高，
增大，溶胀速度提高；在
（2） 溶胀的均匀性 纤维和纱线在冷丝光和热丝光中的溶胀行为被Bechter形象地绘制成图形（见图4）
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图4 冷丝光和热丝光时烧碱对棉纱的渗透 |
图4（a）显示，棉纤维在冷丝光（10～20℃）中的溶胀速度慢，但溶胀程度剧烈，使纤维直径增大较多，增加了纱线边缘层的密度，阻碍了碱液向纱线芯层的湖透。冷的NaOH溶液黏度很高，也增加了向芯层扩散的难度。这导致芯层丝光程度低，光泽不如热丝光好。由于纱线表面层纤维排列紧密，使手感较硬。在图4（b）中，热丝光的NaOH温度为
3.2 热丝光设备
综上所述，与冷丝光工艺相比，热丝光工艺具有以下4个显著的优点：光泽更好（因溶胀均匀）；溶胀速度快，浸碱溶胀是间可缩短一半，缩短设备单元；手感变柔软；染色均匀性获得提高（溶胀均匀）。
热丝光可以加速溶胀，缩短设备单元，又具有很多其它的优点，引起机械制造商的极大兴趣，因此，热丝光机应运而生。
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图5 热丝光高务（德国Kuesters-Zittauer公司） |
图5是德国KuestersZittauer机械制造公司生产的热丝光设备，它适用于机织物、针织物和粘胶织物的丝光整理。
该机加工流程为：预洗-高效轧水（轧液率60%）→浸碱（Flexnip载液装置，碱液温度60～70℃，轧液率55%）→绷布膨化（扩散区，20s）→高效轧水→张力下伸幅（扩幅区）→张力下洗碱（稳定单元）→中和水洗。丝光伸幅时的张力是重要的工艺参数，伸幅区由5个弯辊扩幅辊和4个主动辊筒组成，并带有针盘式纬向扩幅装置，其最大扩幅可达12～15cm。
织物从预洗到高效轧水的布面温度为80～90℃，到达Flexnip机时自动降温至60～70℃，浸碱时碱液温度也为60～70℃，然后经过绷布膨化→轧水→伸幅直至洗碱单元前，由于烧碱和纤维素之间发生反应热，布面温度仍维持在60～70℃。
由于浸碱采用高带液率的Flexnip浸液装置，该机可以湿进布，使得烧碱对棉布的渗透更均匀。因此，其渗透区很短，只有7对直辊（一般直辊热丝光需要15对直辊），车速
织物热碱丝光碱溶胀时间的长短，因材质、组织结构、面密度及前处理半制品质量差异，工艺浸碱溶胀时间应经工艺试验，确保钡值大于135。
热碱丝光比室温丝光增设了冷却反应区，织物冷却到室温需要降温及一定的时间保证，以确保碱液与纤维的丝光反应充分而均匀。
4 节能减排的松堆丝光工艺［4-5］
4.1 “半丝光”与“全丝光”
如前所述，棉纱线或织物丝光加工的目的是使天然纤维素Ⅰ转化为纤维素Ⅱ，从而赋予纤维素许多有利于染整加工的优良性能。丝光程度的真正含义主要指天然纤维（纤维素Ⅰ）转化为纤维素Ⅱ数量，数量越多，丝光程度越高，表现为织物吸收能力及反应性越好。而转化的先决条件是NaOH水化合物能进入纤维素微胞进行微胞内溶胀，使纤维变性。
常规紧式丝光工艺的轧槽碱液质量浓度视产品而异，有
“半丝光”与“全丝光”的区别，是纤维素纤维在烧碱作用下，纤维素Ⅰ转化为纤维素Ⅱ数量的多少，或是在电镜下观察织物切片，其纤维截面溶胀从腰子形变成圆形的百分率。织物不同于单纱，从理论上和实践中都表明，若要充分溶胀，即使在松堆工况下，碱作用时间也必须保持在5min以上。常规紧式丝光工艺烧碱用量高达240～260g/L，但由于织物在张紧的工况下，碱液难于透芯，仅能及至表面，作用时间45～60s，因此，紧式工艺的碱处理溶胀效果“既不透又不匀”，除了能提高织物光泽、钡值外，其它的重要功能，诸如降低烧碱和染料的消耗、降低缩水率、提高成品门幅和染色的均匀度，均不能充分发挥。然而，松堆丝光工艺中，全棉采用
4.2 松堆丝光碱液的施加
织物浸轧碱液时，由于NaOH对纤维素的直接性大于水，除按轧余率带走碱液外，还会再吸附NaOH，这样碱槽里的工艺碱液浓度将逐渐变淡，必须提高追加液的浓度，因此，不少文献中出现了1：0.7的比值，即碱槽中工艺碱液浓度为“0.7”，而追加的补液浓度应为“1”。笔者认为，1：0.7是某种织物特定的工况下的表现，尔后的应用者皆未做具体的测定，长此下来就变成一定之规了。在从事打卷丝光机及松堆丝光机研发过程中发现，1：0.7的比值与纤维、织物的组织结构、面密度、工艺车速和施液方法有关，合理的施液方法是关键。
YF1098-180型高效布铗松堆丝光机的丝光碱液施加由透芯高给液、堆置溶胀箱、低轧余率轧车及碱浓均匀循环泵组成。
尽管松堆丝光工艺碱浓度比常规紧式丝光低30%，但在常温下浸渍要达到透芯难度很大。应用专利技术研制的三辊立式轧车，当织物进入浸渍槽后，由螺纹开幅辊防缩进入液下轧点，气液交换，使织物经纬交织点网间及织物纤维的“无定形区”碱液充实；出液下轧点，进入增效槽，结物结构呈“微真空”状态，在大气压力的推动下使碱液透芯，经开幅辊扩幅后进入上轧点（空气环境），通过小轧辊控制织物表面带液。高精度的液位控制，确保液下透芯轧碱，有利于碱液充分进入“无定形区”，从而让更多的碱液能通畅地进入“微胞”发生溶胀，使纤维获得最大的改性。
高位槽中追加液由工艺处方决定配液浓度（在线碱浓度自控），工艺运行时，以手动阀徐徐补液，当浸轧碱槽液位差值达到控制点时，手动阀的旁路电磁阀自动打开，加大追加补液，在液位回复到差值之上后，自动关闭。液位传感控制确保碱槽的碱液总量不变。
YF1098-180型丝光机没有碱液均匀循环泵，其目的之一是，定时循环搅拌碱液，使碱槽中碱液均匀，织物有机会接触到槽中的所有碱液，反之，常规工况织物仅能与附近碱液层接触，将形成区域性碱性碱浓度下降，这也是误导追加液与工艺液1：0.7的起因；目的之二是，中途停车时间较长或工艺结束时，可将槽中剩余碱液泵入高位预备槽，以备再次工艺配碱，防止直接排放的浪费。
紧式丝光中经纱和纬纱的溶胀效果区别并不大。其原因是经纱在紧式丝光中受到强烈拉伸，使经纱伸直紧贴在纬纱上，实质上是对纬纱施加了纬向张力，碱液难于透入，这对经密较高的织物影响更大。
纤维素Ⅰ型和Ⅱ型的X射线衍射图谱各有其特征峰。通过微机对图谱进行分峰处理，可得到14.76tex×14.76tex，524根/
表2 府绸经紧式或松堆丝光后的效果对比
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纤维素Ⅰ和纤维素Ⅱ面积 |
紧式丝光 |
松式丝光 |
||
|
经纱 |
纬纱 |
经纱 |
纬纱 |
|
|
C1 |
282.13 |
244.91 |
282.35 |
235.03 |
|
C2 |
83.59 |
77.50 |
104.53 |
111.99 |
|
（C2/CA）% |
12.973 |
12.95 |
16.868 |
18.443 |
|
［C2/（C1+C2）/%］ |
22.915 |
24.182 |
27.012 |
32.265 |
|
C1∶C2 |
1∶0.296 |
1∶0.316 |
1∶0.370 |
1∶0.476 |
注：（1）常规紧式工艺 NaOH 240～260g/L，50s；松堆工艺NaOH
从表25中C1∶C2的数据可看出，经纱“松堆”比“紧式”的提高25%（0.370∶0.296）纬纱可提高50%（0.476∶0.316）。松堆3min的溶胀效果明显优于紧式丝光，现行松堆丝光堆置溶胀5min效果更好。
高效布铗松堆丝光机中，透芯高给液的织物经“双打手”落布，进入J形堆置溶胀箱，按工艺车速堆置5min，可达到透芯、溶胀的效果。
松堆丝光工艺碱浓度比常规紧式工艺低30%，加上追加液与工艺碱浓比值从1∶0.7调整至（1∶0.85）～（1∶0.9），这样根据丝光工艺，烧碱浓度降到58.5%，淡碱回收蒸浓可从常规紧式丝光的
4.3 经缩牵伸的定长控制
织物浸轧碱液后松弛堆置充分溶胀，必然导致经纬向纱线的收缩，纬向收缩可在后续布铗拉幅“拉回”，而经向按不同纤维织物收缩7%～17%，若不将其牵伸复原，则客观上将形成“缺布”现象。
定长控制由轧碱单元、绷布辊牵伸单元和热淡碱预洗单元组成。
在定长控制系统中，该丝光机的两个轧碱单元按比例微调实际车速，以确保堆置时间恒定。
该单元由9支绷布辊合成三段，比例“串联”，形成阶梯式逐步递增拉伸控制，前段运行线速度是后段的基准，可通过PLC终端显示触摸屏预设0%～5%的增速量。
例如，某织物堆置后经缩10%，则设定第二轧碱单元工艺车速为第1轧碱单元的90%，绷布辊牵伸单元第一段运行线速度为第二轧碱单元的102%，即91.8%经缩，牵伸拉长1.8%；每二段运行线速度设定为第一段的102%，则为93.6%，相对第二轧碱单元将经缩牵伸拉长了3.6%；第三段运行线速度设定为第二段的102%，为95.5%。至此，绷布辊牵伸单元织物轧碱后松堆所致的经缩10%牵伸拉长5.5%，尚差4.5%。
资料介绍，织物张力下浸轧碱液并水洗，与先松弛浸轧碱液再张力水洗所获得的光泽相同，但后者所需张力较大。因此，松堆丝光在定长牵伸时设置了热洗去碱。织物浸轧浓碱后预洗有利于后续布铗扩幅，防止破边和“破肚”。热淡碱预洗的碱浓为（85±5）g/L，液温
热淡碱预洗单元比例“串联”稳速跟随绷布辊牵伸单元的第三段。例如设定为第三段线速度的102%，则定长控制在97.4%，尚有2.6%经缩未牵伸拉长。若要保证烘燥落布为100%，上述中2.6%例可补偿水洗过程的经向牵伸。
4.4 吸液泵交流变频的“三冲三吸”
在研发YF1098-180开支高效布铗松堆丝光机时，根据NaOH浓度比常规紧式丝光低30%，将“五冲五吸”改设成“三冲三吸”，且将真空吸水盘由表面滑动摩擦，改设计成流动磨擦，防患“极光”，改善“凹纬”。
棉氨弹力织物在布铗拉幅时“凹纬”极为严重，工艺调试发现，棉氨（纬）弹力府绸丝光落布门幅
表3 真空吸液泵技改前后“凹纬”对比
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织物 |
50Hz |
42 Hz |
19Hz |
|||
|
棉氨（纬）弹力府绸丝光落布幅宽 |
|
7.377% |
|
4.098% |
|
1.639% |
注：（1）在织物上垂直于经向沿幅向划三道标记线，间距
（2）烘燥落布后，测量“凹弧”，记录最高弧点距原标记线的距离，其与幅宽的比值，获得百分数（%）
真空泵交流变频调速可根据不同织物在线调节控制“凹纬”的发生。经多次对比试验，含氨弹力布真空吸液泵控制在18～20Hz，纯棉织物（卡其）控制在40～42Hz，看不出“凹纬”的存在。棉麻织物从50Hz降到42Hz，因泵类输出功耗与转速的立方成正比，功耗下降至59%；棉氨（纬）弹力布从50Hz降至19Hz，功耗约降约至15%，节电明显。
4.5 全程逆流去碱水洗
松堆丝光联合机采用全程逆流，即在水洗段末台水洗槽进水，一是烘燥机直排凝结水及小量蒸汽，经单向阀进入；二是提供全程逆流补充水及加热蒸汽。全程流至稳定区，经冲吸溢流排放，作淡碱回收。
（1）全程逆流水洗采用水洗槽低液位，槽内按导布辊分隔小槽“蛇形”逆流。生产实践证明，每小时仅用3t水，便可完成丝光后水洗工艺，与常规紧式丝光的10～12t水耗相比，突显节水节汽效果。
（2）稳定区“三冲三吸”，三个水槽逆流供水，后水洗的逆流水注放第三槽，逆流至第一槽溢流回收。
（3）设松堆丝光车速
3600×0.16×0.176×0.5=
紧式丝光碱浓
两者对比，紧式丝光的去碱水洗负荷比松堆丝光高得多。
松堆全程逆流去碱水洗，每小时带碱总量
传统紧式丝光织物出稳定区时，每千克带有
kg
全年按6000h工作计，排放147.9t烧碱（100%），既浪费烧碱，增加运行成本，又增加污水的碱度，处理负荷量加大。
4.6 减少丝光烧碱的损耗［5］
丝光过程中，浓碱浸轧织物，再从织物上洗下形成淡碱，然后进入烧碱回收沉淀池处理，再蒸浓配成补给液供丝光工艺应用，根据统计，损耗一般为20%左右。松堆丝光工艺，烧碱液较常规紧式工艺的碱淡三分之一，其损耗量也将相应减少（表4）。
表4 紧式与松堆丝光工艺烧碱损耗对比
|
项目 |
紧式丝光 |
松堆丝光 |
|
工艺烧碱浓度/（g·L-1） |
260（21%） |
180（15.34%） |
|
补给液浓度/（g·L-1） |
260÷0.7=371.4 （28.25%） |
180÷0.85=211.7 （17.66%） |
|
平均日产量/km |
100 |
100 |
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织物平均质量/（kg·km-1） |
160 |
160 |
|
去碱轧余率/% |
80 |
50 |
|
日用碱（100%）/kg |
3616.0 |
1412.8 |
|
年损耗/t |
180.80 |
70.64 |
|
损耗对比/% |
100 |
39 |
注：（1）烧碱浓度项中括号内系百分比质量，（2）日用碱（100%）是折算成100%固碱，（3）年损耗（20%）是年用碱乘经20%的经验值。
表4表明，采用松堆丝光工艺，烧碱损耗比紧式丝光减少61%，加工2500万米织物可省固碱110t。
4.7 淡碱扩容蒸发回收消耗蒸气的对比
丝光机淡碱浓度宜控制在40～45g/L，浓度过高影响半制品门幅，浓度过低则会增加蒸碱负荷，也浪费了蒸汽和水。回收蒸浓去除的水量，可用（3）计算：
（3）
式中：W——蒸发水量
F——蒸淡碱量
X0——淡碱初始浓度/%
X1——蒸发后最终碱浓度/%
（1）紧式丝光进入稳定区，织物每小时带烧碱（100%）总量为
淡碱扩容蒸发至工艺补给液浓度
一般，三效扩容蒸发器的汽水比1∶2.8，每小时消耗蒸汽为：2092÷2.8=
（2）松堆丝光全程去碱水洗，中途无排放，无碱流失且节水，每小时去碱
采用“沸腾-扩容”蒸发器汽化比1∶4.5，每小时消耗蒸汽2710÷4.5=
比较两种工艺淡碱回收消耗的蒸汽可知：松堆比紧式每小时节省
4.8 松堆丝光工艺水电蒸汽及烧碱的节省
松堆工艺每小时耗水3t，紧式传统工艺10～12t，全年按6000h计，则节水：
（10-3）×6000=42000t
松堆工艺稳定区从“五冲五吸”改成“三冲三吸”，设备装置节约了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%。
松式丝光工艺用水全年减少42000t，以高温水洗加热蒸汽
42000t×80÷1000=3360t
说明松式丝光节省加热蒸汽3360t，加上淡碱浓节省蒸汽870t，共节省蒸汽4230t。
松式丝光工艺过程按损耗烧碱总量的20%计，若全年加工织物2500万米，则可节省烧碱（100%）110t，加上紧式丝光水洗排放所流失的147.9t，共节省烧碱（100%）257.9t。
5 结 语
丝光工艺是以烧碱为溶胀剂的棉纤维改性过程。丝光过程的关键是烧碱工艺液是否能渗透进入“微胞”，扩大无定形区，提高钡值和织物尺寸稳定性。湿布丝光、热碱丝光和松堆丝光皆有利于棉纤维溶胀，缩短工艺流程，降低烧碱工艺溶液浓度，减少碱损耗，节省水电蒸汽。
参考文献：
［1］陈立秋.新型染整工艺设备［M］.北京：中国纺织出版社，2002.
［2］周承平.旧话重提湿布进布工艺［C］.上海印染新技术交流研讨会论文集，上海：2005，292-293.
［3］阎克路.热丝光工艺与设备［C］.第六届全国前处理学术研讨会论文集，济南：2004，68-71.
［4］陈立秋.染整工业节能减排技术指南［M］.北京：化学工业出版社，2009.
［5］陶乃杰，胡雷华.松堆丝光工艺和节能［J］.印染，1996，22（10）；14-18.