棉织物产品印染水洗生产中超声波的应用

   　一、试验部分

　　1、试验材料1 1 2 cm 1 4. 5 /1 4. 5 纯棉平纹坯布; 1 1 2 cm 14. 5 /14. 5纯棉半漂坯布；

　　2、试剂药品和染化料高氯酸、四氯化碳、硫酸、碳酸钾、碘化钾、氢氧化钠 ;标准皂片,标准棉贴衬布 ; 活性红B22BF,直接红4BS ;固色剂Y、平平加O、纯碱、元明粉；

　　3、仪器和设备NH918D 超声波发生器 , HDA21010超声波发生器 ,电热鼓风干燥箱(101A21) ,WSD2Ⅲ自动白度计 ,毛细管效应仪YG(B) 871、YG(B) 026D2250型电子织物强力仪 , P2AO小轧车、Color2Eye 7000A 电脑测配色系统 , SW212A型耐水洗色牢度实验仪 ,MP200B电子天平 ,荣华数显恒温水浴锅；

　　二、试验方法 

　　1、试验流程按标准的退浆、煮练、染色工艺对棉织物处理后,采用超声波水洗,然后测定水洗后织物的淀粉残余率、蜡状物含量、毛效、白度、染色牢度和色光等指标,并与常规水洗织物进行对比。以时间、温度为影响因素作正交试验,确定超声波水洗佳工艺条件。

　　2、测试方法淀粉残余率　高氯酸法⑵织物润湿性　毛效值法⑶蜡状物测定　萃取法⑷织物残留碱　滴定法⑸织物白度测定　白度仪⑹织物强力测定　断裂伸长法(拉边纱条样)⑺织物表观深度和色光　测配色仪⑻水洗牢度测定

　　三、结果与分析

　　超声波在退浆水洗中的应用效果

　　1、常规水洗工艺常规水洗工艺条件为80 ℃水洗5 min,然后测定织物上的淀粉残余率(表1) 。

　　2、超声波水洗工艺采用超声波对织物进行水洗1次的工艺条件和淀粉残余率见表2.由表1、2知,在55 ℃水洗30 s的条件下采用超声波水洗1次,可以达到常规水洗3次的效果。温度较低时,由于液体的表面张力和粘滞系数相对较大,产生的“空穴泡”相对较少;温度较高, 虽然可以产生更多的“空穴泡”,但因为蒸气压上升,“空穴效应”收缩时压力降低,这些都不利于发挥超声波的“空穴效应”。所以在45 ℃和65 ℃条件下,水洗效率相对较55 ℃差一些。水洗时间的延长有助于水洗效率的提高,因为要使洗去的杂质从织物上脱落,并扩散到洗液中去,需要一定的时间。对增加超声波水洗次数可否提高水洗效率,其结果见表3。

　　随水洗次数的增加,织物上淀粉残余率继续减少,但减少的幅度已越来越小。因此,除了对质量有特殊要求外,煮练后一般用超声波水洗1次即可。

　　3、水洗后织物上的蜡状物含量退浆后常规水洗和超声波水洗后,织物上蜡状物含量的比较见表4。由表4知,水洗次数增加,对蜡状物含量的减少不明显。

　　4、超声波在煮练水洗中的应用效果

　　(1) 常规水洗后织物的性能变化常规水洗工艺条件为90 ℃水洗30 s,按常规水洗方法水洗3次,所测得的毛效、白度和带碱量见表5。

　　5、水洗后织物的润湿性除在45 ℃、10 s条件下水洗之外,其它条件水洗后的毛效均达到或超过常规水洗3次的毛效。其中,温度55 ℃仍为佳选择。同样,时间的延长有利于毛效的提高。在55 ℃、30 s条件下,超声波水洗3次后织物的毛效见表7。由表7 知,增加超声波水洗的次数,毛效提高不明显。

　　6、水洗后织物强力根据力学理论,超声波的机械作用力对纤维材料物理微结构的影响及化学效应,必然会在纤维材料的原始缺陷处(即无定形区的空隙)产生应力、应变能的集中;超声波所能传送的能量,也必然有一部分转化为裂纹, 而形成新表面所需要的能量, 引起裂纹的扩展[ 6 ] ,从而导致织物强力的下降,其下降程度与纤维种类、处理条件有关。超声波水洗后的织物强力变化与常规水洗的比较见表8。　　由表8知,经多次超声波水洗后,织物的强力略有下降,但下降微乎其微。这可能与超声波水洗时的作用时间很短有关。尤其进行1次水洗的,其强力与常规水洗基本没有差别。

　　7、超声波染色后水洗的应用情况

　　8、活性染料染色、皂煮水洗结果染色、皂煮后,经1 次水洗后,测定残液吸光度、K /S值和皂洗牢度,结果见表9、10。由表10知, 55 ℃水洗后的吸光度较大,也就是洗下的染料较多,但织物K /S值并不随之下降,反而有所提高。说明超声波水洗,洗去的是织物内部存在的水解或与纤维键合不全的染料,而对键合充分的染料没有影响。增加时间,虽然可以进一步提高水洗效率,但影响较小。因此,在实际生产中制订工艺时,其温度和时间上有很大的选择余地。

　　9、直接染料染色固色后水洗结果常规80 ℃水洗120 s和28 kHz超声波55 ℃水洗30 s的结果。

　　常规水洗虽然每道洗除的染料远远少于超声波水洗,但它的表观深度下降却超过后者,这与活性染料洗涤后的情况是一致的。即直接染料与固色剂反应后分子结构变大,水溶性变差,分子迁移更困难。而超声波由于其强烈的振荡和扩散作用,对织物内部浮色的洗除效率要高得多,而且这种作用降低了直接染料在纤维表面的聚集,使干摩擦牢度相应得到能源。

　　10、超声波水洗用于染色前处理时,可以提高织物的毛效和白度等质量指标;用于染色后处理,则对色光、K/S值和织物强力没有影响。

　　11、只要在原有的平洗设备上加装超声波发生器,就可以实施超声波水洗。

　　12、超声波水洗目前存在的问题是噪音较大,但频率采用40 kHz明显好于28 kHz提高,但超声波水洗对沾色牢度的改变没有作用。

　　13、工厂大样试验超声波水洗的工厂大样试验,在连续轧染机上进行。按工厂正常的前道工艺,织物经活性染料(艳红K22G, 50 g/L)轧染→短蒸→固色→皂煮后,进行常规水洗和超声波水洗。超声波是在通常所用的4槽平洗车上安装4条超声波发生器(江阴市科达机械电子有限公司) ,与常规水洗的差别,仅在于有没有开启超声波发生器。为了便于工厂能根据需要随时开启超声波和与常规水洗进行效果比较,所以温度和时间均按工厂正常的工艺进行,其结果见表12。由表12知,用超声波水洗一道后的各项质量指标均能达到常规水洗4道的质量指标,所以无论是从染料的节约,还是水和能源的节约,超声波水洗具有实际意义。

　　四、结论 

　　3. 1　在棉织物印染加工的多道水洗中,采用超声波技术可以明显提高织物上各种残留杂质的水洗效率。其适宜的工艺条件为55 ℃水洗30 s。

　　3. 2　采用超声波水洗,一般1次就可以达到常规水洗3～4次的效果,因此可大大缩短工艺时间,节约水。