第三节 退煮漂工艺及设备
织物练漂中包含的退浆、煮练、漂白这三个工序要达到的目的是有区别的,其共同点是将坯布上有碍染料上染的浆料、纤维素共生物和色素去除,达到提高纤维渗透能力的目的。但退浆、煮练和漂白的分工并不是绝对的,前工序在完成主要任务的同时也就为后工序做了必要的准备,可以说前工序是后工序的基础,而后工序也常常要去弥补前工序的不足。织物退去浆料后有利于煮练液的渗透,煮练过程中对尚未完全去除的残余浆料也可以进一步去除,煮练的主要目的是去除纤维素共生物(包括棉子壳),并能提高织物的白度,但纯棉织物经煮练后还不可能全部去除这些共生物,尤其是色素和残余的棉子壳必须经过双氧水的氧化作用才能去除。这个退煮漂工艺顺序很重要,不能随意颠倒,这也是多年来人们实践经验的总结。
一、退煮漂工艺流程
1.退浆、煮练、漂白三步法
练漂用退浆、煮练、漂白三步法工艺,仍然是最可靠的工艺路线。最经典的练漂三步法工艺流程如下:
浸轧退浆液→汽蒸(或堆置)→水洗→浸轧煮练液→汽蒸→水洗→浸轧氧漂液→汽蒸→水洗→烘干
用三步法工艺处理后的半制品可以达到退浆净、煮练透和白度好的效果。目前仍有印染厂为了保证半制品质量对含杂多的纯棉厚重织物和亚麻棉混纺织物而使用这种流程工艺。其缺点是工艺流程长,能源消耗大,因而成本也是比较高的。
2.退煮、漂白两步法
近二十年来前处理的工艺改革的大趋势是缩短工艺流程,通常是将退浆、煮练、漂白三步法工艺改为退煮、漂白两步法工艺。目前这种工艺是印染厂主流的前处理工艺。其工艺过程如下:
浸轧煮练液→汽蒸→水洗→浸轧氧漂液→汽蒸→水洗→烘干
这个工艺流程实际上是将退浆和煮练两工序合二为一。两步法工艺可以适应绝大多数织物品种的练漂加工,如中等厚度的纯棉类织物、涤棉类混纺织物都可以用这个工艺做练漂加工,因其工艺流程较短,只用了两组汽蒸箱和两个水洗机组,蒸汽和能源的消耗当然会比传统的三步法工艺要低一些。
3.冷轧堆
冷轧堆练漂实际上是将退浆、煮练、漂白三步合并成一步的工艺过程,也可以说是练漂的一步法工艺。其工艺过程如下:
浸轧冷轧堆练漂液→打卷堆置→水洗/短蒸→水洗→烘干
因为冷轧堆工艺能适应所有的织物品种的练漂加工。和常规的L型(L-box)、R型(R-box)蒸箱汽蒸工艺比较,打卷冷堆工艺完全不会产生堆置痕疵病,更适合灯芯绒、线卡其等紧密织物的加工,此外,冷轧堆练漂的节能效果相当显著。正是因为有很多的优点,冷堆工艺得到印染行业专业人士的认同,现在使用越来越普遍,在练漂工艺应用中所占的比重达到了50%。
冷轧堆工艺主要缺点是不能连续生产,且浸轧练漂液后的堆置时间过长,影响生产周期。工序质量控制的难度也就会大一些(不能适时监控),因为织物浸轧冷轧堆练漂液后要堆置20~24h,再经过短蒸、水洗、烘干出布后才能看到煮漂后的布面质量。此外,经打卷和退卷后,织物经向不同部位在堆置时间上会有一个前后的时间差,这就有可能导致织物前后不同部位煮漂效果的差异,严重时可能在染后出现前后色差等问题。尽管在实际生产中这种情况并不多见,但还是要引起重视。
二、退煮漂工艺条件和设备
1.练漂工艺
(1)退浆工艺:印染厂一般会用丝光淡碱或生物酶作为退浆剂,另外,还应加入渗透剂、螯合剂等助剂组成退浆液。坯布浸轧退浆液后分别用汽蒸或室温堆置的方法,保证退浆反应所需的工艺条件。经过汽蒸或堆置后,织物上已经膨化了的浆料必须经充分的热水清洗才达到去除浆料的目的。
(2)煮练工艺:煮练液配方通常含有主练剂(烧碱)和助练剂(渗透剂、乳化剂和纯碱等)。织物浸轧煮练液后一般在100℃以上的饱和蒸汽条件下汽蒸45~65min后,再充分水洗去除煮练过程中的分解产物。现在的精练酶已经部分取代烧碱作为精练剂在一些印染厂得到应用,煮练效果也不错。但这项新工艺成本偏高,工艺上还不能算完全成熟,生物酶的活性也不够稳定,会影响煮练效果,使其推广应用受到一定的限制。但是我们还是寄希望于生物酶技术的研发取得突破,这应该是练漂工艺的发展方向。
(3)漂白工艺:从20世纪50~70年代,漂白工艺普遍使用的漂白剂当属次氯酸钠,特别是在绳状练漂联合机组上得到广泛的应用。这个工艺的优点是用常温漂白,次氯酸钠制作简单、成本低廉,但这种工艺不环保,对环境有影响,现已被淘汰,现仅少量地用于亚麻棉混纺织物的漂白。目前印染厂广泛使用的漂白剂是安全和环保的双氧水,漂白液配方主要由双氧水、稳定剂、螯合剂等几个成分组成。纯棉织物经过浸轧漂白液后,通常要在100℃以上的饱和蒸汽中汽蒸40~50min,再充分用水洗去除漂白反应过程中产生的分解产物。
(4)冷轧堆工艺:冷轧堆工艺实际上是退煮漂一浴法工艺。织物用冷轧堆工艺做前处理时,是将煮练剂(烧碱)、漂白剂(双氧水)和相应的助剂混合在一起,织物浸轧冷轧堆练漂液后要打成大卷装,大卷装布卷要用塑料薄膜包好防止风干,在室温条件下放置20~24h进行化学反应(布卷在堆置时保持慢速旋转防止淌液),然后再经过短蒸、水洗和烘干完成冷轧堆练漂的工艺过程。冷堆后的短蒸和充分的热水清洗对于去除分解产物很重要,是保证冷轧堆质量的关键。
冷轧堆工艺的出现和普及,是一个近30年来练漂工艺发展的最大亮点。织物冷轧堆练漂时的主要化学反应在室温下进行,有人形象地称冷轧堆练漂为“冷漂”,这完全突破了煮练和双氧水漂白必须要高温的传统观念,蒸汽的消耗量只有传统工艺的50%左右,只是冷轧堆练漂所用的化学品的消耗量稍高于传统练漂工艺。
近几年来冷轧堆工艺越来越普及,特别是集渗透、乳化、螯合、分散、稳定双氧水等功能于一体的复合型活性成分的新型助剂的出现,使得冷轧堆工艺更加成熟,半制品质量也更加稳定。有的织物品种经冷轧堆后,用热水充分清洗无须经热漂就能达到常规工艺的半制品质量要求。新型冷轧堆助剂的使用不仅缩短了工艺流程,减少了水、电、汽的消耗,更为重要的是,这种新型助剂不含对人体和生态环境有害的APEO,也就降低了印染废水处理的难度和成本。新型助剂的研发和广泛应用,使冷轧堆工艺已经成为印染厂前处理工序的主流工艺。
2.退煮漂设备
近年来,退浆、煮练和漂白的设备有很大的变化,20世纪50~80年代末流行的以煮布锅、J型箱、绳洗机、开幅机为代表的绳状练漂设备已被淘汰。现在的棉印染厂几乎都是用平幅练漂设备,因为这种平幅练漂设备更能适应小批量、多品种的加工方式。原来的印染设备大多以普通钢材和铸铁制造,而现代的印染设备主体多为不锈钢材料,而作为反应箱体的汽蒸箱更是用耐化学品的特种不锈钢制作。印染联合机组的传动系统使用了更先进的变频调速系统,更节能也更方便操作。
现代的印染前处理设备都强调高效节能,并实现了工艺参数的自动控制。在练漂化学品站配备了先进的自动配液系统,还可以对练漂工作液的浓度进行电脑设定,可以实现对主要工艺条件(工作液的浓度、温度、流量、pH等工艺参数)的精确控制,提高了工艺上车合格率。同时各设备单元机(主要是平幅水洗机组)也做了密封处理,开机生产时车间内不再有雾气腾腾的现象,同时各机台也实现了水和热能的回收和重复利用。这样有利于环境保护,减轻操作人员的劳动强度,也会有利于保证练漂半制品的下机质量。
退浆、煮练和漂白时的关键设备是用汽蒸箱作为反应箱,练漂过程中的主要化学反应就是在汽蒸箱内完成的。常用的汽蒸箱有J型箱式汽蒸箱(J-box)、履带式汽蒸箱(L-box)、辊床式汽蒸箱、轧卷式汽蒸箱、叠卷式汽蒸箱、翻板式汽蒸箱、R型汽蒸箱(R-box)、网带式汽蒸箱等多种形式。目前使用得较多的有L-box、R-box(图4-3)和网带式汽蒸箱等。另外,练漂设备还必须配备浸轧槽、轧液轧车、高效水洗机组、辊筒烘燥机等单元设备组成联合机组。
冷轧堆练漂配备比常规的煮漂联合机组要短,可以大幅度节约设备投资,占地面积也较小。冷轧堆练漂机组由一台平幅浸轧打卷机和一台汽蒸水洗机组合而成。轧卷机由进布架、浸轧槽(由两台或三台浸轧槽串联)和打卷装置组成,布卷堆置期间由液压电动机驱动或由电动装置使布卷保持低速旋转,防止织物上的练液因重力作用产生淌液或分布不均的现象。织物经冷轧堆后的短蒸和水洗机组的配备也很重要,印染厂会用一台常规的煮漂机,例如用履带式(L-box)或辊床式的机组来完成后续工艺过程。但最好还是按冷轧堆工艺要求重新设计新的专用机组,而汽蒸箱只需配一台短蒸箱,短蒸3~10min(图4-4),这样更有利于冷轧堆的煮漂效果,同时对节能也更有利。
冷轧堆技术的推广应用带来另外一个明显的变化,即用大卷装A字架作为半制品的储存和运输方式,已经部分取代了传统的布箱。实践证明与用布箱比较,用大卷装A字架的好处更多,一是可以缩小占用场地面积;二是半制品可以平整地打成大卷,有利于半制品的保管和存放,特别是对织物表面敏感的全线卡其类紧密织物很有利(在布箱中堆置易产生堆置压痕影响外观质量)。现在这种大卷装A字架还会在印染厂进一步得到推广和应用,有的印染厂除了染色和印花工序出布用布箱装布外,其他工序都已改用大卷装的方式打卷。
三、练漂半制品质量的评判指标
常用以下的指标来评判练漂工序的质量。
1.退浆率
常用来判断退浆效果,一般用专用检测试剂、试纸来测试判别。
2.毛效
用丝光后的半制品做30min毛效和瞬时毛效,必要时应做全幅毛效,一般30min毛效要求达到8cm以上。
3.半制品的强力
包括断裂强力和撕破强力,强力损失应在合理的范围之内。一旦半制品强力不足,后道工序几乎没有弥补的可能。
4.半制品的白度
主要是要对比白度标样,白度一定要达标,这一点对漂白布和鲜艳的浅色布而言尤为关键。
5.布面疵点
布面不能有卷边、折皱、油污渍和破洞等严重疵点。