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徐憬，李翠萍，姚登輝，楊立波
(中國(guó)紡織科學(xué)研究院江南分院，浙江紹興312071)0前言
等離子體加工工藝屬于干態(tài)加工，具有加工周期短、清潔、環(huán)保的特點(diǎn)。
本院所使用的常壓低溫等離子體設(shè)備是與中科院合作研制的。該設(shè)備的基本特征是：以介質(zhì)阻擋方式實(shí)現(xiàn)大面積均勻放電，可混入不同氣體，氣體流量可以控制，放電強(qiáng)度也可根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)。此設(shè)備為平幅連續(xù)式，門幅達(dá)到2m，車速可達(dá)50m／min。在用其對(duì)純棉織物進(jìn)行前處理時(shí)，通過(guò)放電，等離子體中高能粒子對(duì)織物表面發(fā)生刻蝕作用和化學(xué)改性，使棉纖維上漿料和蠟質(zhì)的連續(xù)覆蓋狀態(tài)被氧化和破壞。漿料的分子鏈被切斷，雜質(zhì)的可溶性提高，易于被去除。所以，應(yīng)用等離子體技術(shù)可優(yōu)化傳統(tǒng)的退煮工序，達(dá)到節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)的目的。
1試驗(yàn)
1．1試驗(yàn)材料
織物14．8tex×14．8tex378根／10cm×378根／10cm78g／m2純棉府綢PVA漿坯布(紹興海神印染有限公司)
助劑氫氧化鈉(化學(xué)純，北京試劑化學(xué)公司)，精練劑YH．1000(上海洪洋化工有限公司)，螯合劑FK-425(紹興中紡化工有限公司)，雙氧水(廣州成暢化工有限公司)，穩(wěn)定劑FK-601(紹興中紡化工有限公司)，螯合分散劑710(100％，蘇州聯(lián)勝化學(xué)有限公司)，以上均為工業(yè)級(jí)。
1．2試驗(yàn)儀器
常壓低溫等離子體設(shè)備(中樣機(jī)，自行研制)；燒毛機(jī)LMH003(江陰市江南紡印機(jī)械有限公司)；煮漂聯(lián)合機(jī)LH-022(江蘇紅旗印染機(jī)械有限公司)；絲光機(jī)LM082—340(黃石紡織機(jī)械廠)；DatacolorSpectraflashSF600X測(cè)色光譜儀(美國(guó)Datacolor公司)；LCK-800型紡織品毛細(xì)效應(yīng)測(cè)定儀(山東紡織研究院測(cè)控設(shè)備開發(fā)中心)；YG026斷裂強(qiáng)力儀(江
(中國(guó)紡織科學(xué)研究院江南分院，浙江紹興312071)0前言
等離子體加工工藝屬于干態(tài)加工，具有加工周期短、清潔、環(huán)保的特點(diǎn)。
本院所使用的常壓低溫等離子體設(shè)備是與中科院合作研制的。該設(shè)備的基本特征是：以介質(zhì)阻擋方式實(shí)現(xiàn)大面積均勻放電，可混入不同氣體，氣體流量可以控制，放電強(qiáng)度也可根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)。此設(shè)備為平幅連續(xù)式，門幅達(dá)到2m，車速可達(dá)50m／min。在用其對(duì)純棉織物進(jìn)行前處理時(shí)，通過(guò)放電，等離子體中高能粒子對(duì)織物表面發(fā)生刻蝕作用和化學(xué)改性，使棉纖維上漿料和蠟質(zhì)的連續(xù)覆蓋狀態(tài)被氧化和破壞。漿料的分子鏈被切斷，雜質(zhì)的可溶性提高，易于被去除。所以，應(yīng)用等離子體技術(shù)可優(yōu)化傳統(tǒng)的退煮工序，達(dá)到節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)的目的。
1試驗(yàn)
1．1試驗(yàn)材料
織物14．8tex×14．8tex378根／10cm×378根／10cm78g／m2純棉府綢PVA漿坯布(紹興海神印染有限公司)
助劑氫氧化鈉(化學(xué)純，北京試劑化學(xué)公司)，精練劑YH．1000(上海洪洋化工有限公司)，螯合劑FK-425(紹興中紡化工有限公司)，雙氧水(廣州成暢化工有限公司)，穩(wěn)定劑FK-601(紹興中紡化工有限公司)，螯合分散劑710(100％，蘇州聯(lián)勝化學(xué)有限公司)，以上均為工業(yè)級(jí)。
1．2試驗(yàn)儀器
常壓低溫等離子體設(shè)備(中樣機(jī)，自行研制)；燒毛機(jī)LMH003(江陰市江南紡印機(jī)械有限公司)；煮漂聯(lián)合機(jī)LH-022(江蘇紅旗印染機(jī)械有限公司)；絲光機(jī)LM082—340(黃石紡織機(jī)械廠)；DatacolorSpectraflashSF600X測(cè)色光譜儀(美國(guó)Datacolor公司)；LCK-800型紡織品毛細(xì)效應(yīng)測(cè)定儀(山東紡織研究院測(cè)控設(shè)備開發(fā)中心)；YG026斷裂強(qiáng)力儀(江
蘇南通三思機(jī)電科技有限公司)。
1．3試驗(yàn)方法
1．3．1工藝流程及處方
(1)工藝流程
工藝一原布→等離子體處理→燒毛→半煮練→漂白
工藝二原布→等離子體處理→燒毛→煮練→漂白
工藝三原布→等離子體處理→燒毛→直接漂白
工藝四原布→燒毛→退漿→煮練→漂白(傳統(tǒng)工藝)
(2)工藝條件及處方
燒毛車速100m／min，一正一反
等離子體處理氬氣10L/min，氧氣0．6L／min，車速50m／min
退漿燒堿10g/L，滲透劑5g/L，汽蒸102℃×40min
煮練NaOH30g／L，精練劑YH一10004g/L，螯合劑FK-4253g/L，汽蒸102℃×60min
半煮練即把煮練的助劑用量和汽蒸時(shí)間適當(dāng)減少(NaOH20g／L，汽蒸時(shí)間40min)
漂白H2O23．5g/L(100％雙氧水)，精練劑YH一10002g／L，穩(wěn)定劑FK-6015g/L，螯合分散劑710—100％2g／L，汽蒸102℃×45min
1．3．2測(cè)試方法
毛效按FZ／T01071--1999《紡織品毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》測(cè)定。
斷裂強(qiáng)力按GB／T3923．1—1997《紡織品織物拉伸性能第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定條樣法》測(cè)定。
白度用DatacolorSpectraflashSF600X測(cè)色光譜儀測(cè)定。
2結(jié)果與討論
2．1不同生產(chǎn)工藝處理對(duì)織物性能的影響
試驗(yàn)工藝流程均在煮練后取樣，工藝三在直接漂白后取樣，檢測(cè)樣品的毛細(xì)效應(yīng)。不同工藝的毛效比較見表
注：原布經(jīng)向強(qiáng)力310．6N／5cm，緯向強(qiáng)力233．2N／5cm。
由表1可見，工藝一、二、四的毛效和白度差不多，即織物經(jīng)工藝一、二處理后，已完全達(dá)到紡織品后道工序的要求，且省略了退漿工序。這是因?yàn)榭椢锷系腜VA漿料經(jīng)氯氣和氧氣低溫常壓等離子體處理后，聚乙烯醇分子鏈不同程度地?cái)嗔眩幻藜u維上蠟質(zhì)連續(xù)覆蓋狀態(tài)被破壞，形成含-OH、-C00H等水溶性基團(tuán)的物質(zhì)，織物潤(rùn)濕性提高。利用等離子體以上特
1．3試驗(yàn)方法
1．3．1工藝流程及處方
(1)工藝流程
工藝一原布→等離子體處理→燒毛→半煮練→漂白
工藝二原布→等離子體處理→燒毛→煮練→漂白
工藝三原布→等離子體處理→燒毛→直接漂白
工藝四原布→燒毛→退漿→煮練→漂白(傳統(tǒng)工藝)
(2)工藝條件及處方
燒毛車速100m／min，一正一反
等離子體處理氬氣10L/min，氧氣0．6L／min，車速50m／min
退漿燒堿10g/L，滲透劑5g/L，汽蒸102℃×40min
煮練NaOH30g／L，精練劑YH一10004g/L，螯合劑FK-4253g/L，汽蒸102℃×60min
半煮練即把煮練的助劑用量和汽蒸時(shí)間適當(dāng)減少(NaOH20g／L，汽蒸時(shí)間40min)
漂白H2O23．5g/L(100％雙氧水)，精練劑YH一10002g／L，穩(wěn)定劑FK-6015g/L，螯合分散劑710—100％2g／L，汽蒸102℃×45min
1．3．2測(cè)試方法
毛效按FZ／T01071--1999《紡織品毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》測(cè)定。
斷裂強(qiáng)力按GB／T3923．1—1997《紡織品織物拉伸性能第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定條樣法》測(cè)定。
白度用DatacolorSpectraflashSF600X測(cè)色光譜儀測(cè)定。
2結(jié)果與討論
2．1不同生產(chǎn)工藝處理對(duì)織物性能的影響
試驗(yàn)工藝流程均在煮練后取樣，工藝三在直接漂白后取樣，檢測(cè)樣品的毛細(xì)效應(yīng)。不同工藝的毛效比較見表
注：原布經(jīng)向強(qiáng)力310．6N／5cm，緯向強(qiáng)力233．2N／5cm。
由表1可見，工藝一、二、四的毛效和白度差不多，即織物經(jīng)工藝一、二處理后，已完全達(dá)到紡織品后道工序的要求，且省略了退漿工序。這是因?yàn)榭椢锷系腜VA漿料經(jīng)氯氣和氧氣低溫常壓等離子體處理后，聚乙烯醇分子鏈不同程度地?cái)嗔眩幻藜u維上蠟質(zhì)連續(xù)覆蓋狀態(tài)被破壞，形成含-OH、-C00H等水溶性基團(tuán)的物質(zhì)，織物潤(rùn)濕性提高。利用等離子體以上特
性可改進(jìn)傳統(tǒng)工藝，即織物先經(jīng)等離子體處理和燒毛后，直接進(jìn)入煮練，以替代傳統(tǒng)的退漿工序。
工藝三的毛效和白度較差，達(dá)不到質(zhì)量要求，說(shuō)明等離子體處理純棉織物還不能完全替代退漿及煮練。而織物經(jīng)等離子體處理和燒毛后進(jìn)行半煮練，則可以達(dá)到要求，即工藝一比較理想。
應(yīng)用低溫常壓等離子體處理工藝，棉纖維的損傷比工廠傳統(tǒng)工藝要小。這是因?yàn)槊蘩w維經(jīng)氬／氧低溫常壓等離子體的高能粒子撞擊后，盡管棉纖維上個(gè)別部位連接的β-D-葡萄糖剩基上的1，4-甙鍵被擊斷，但平均聚合度(DP)下降很小，而且低溫常壓等離子體處理僅在纖維表面10μm深度內(nèi)發(fā)生作用，加之纖維表面有漿料和其它雜質(zhì)，所以對(duì)纖維損傷不大。表1表明，工藝一、二和三的經(jīng)緯向強(qiáng)力都大于工藝四。
2．2最佳工藝和工廠傳統(tǒng)工藝實(shí)際成本比較
通過(guò)大量試驗(yàn)，確定工藝一為最佳工藝，它與工廠常規(guī)工藝的具體參數(shù)比較見表2。
與常規(guī)工藝相比，等離子體處理工藝成本較低，如下所示：
(1)節(jié)省堿劑用量
按28％濃度的液堿價(jià)格0．75元/kg，帶液率為90％計(jì)，每萬(wàn)米布節(jié)省堿的成本為：
78g／m2×1．6(幅寬)×10-3×10000×(10+30-20)÷28％×90％×0．75×10-3=60元
(2)節(jié)省蒸汽消耗量
每萬(wàn)米布常規(guī)工藝用汽量，退漿4t，煮練6t；而等離子體處理最佳工藝用汽量為4t。每噸汽按150元計(jì)，則每萬(wàn)米布節(jié)省蒸汽900元。
(3)節(jié)省水用量并減少排放
每萬(wàn)米布等離子體處理節(jié)省退漿用水23t。按每噸水(含污水處理費(fèi)用)3元計(jì)，則每萬(wàn)米布節(jié)省69元。
(4)增加的等離子體處理加工成本
等離子體設(shè)備用負(fù)荷為80kW，退漿機(jī)用電負(fù)荷為30kW，每萬(wàn)米增加的耗電費(fèi)用為：
(80—30)kWh×0．75歹己／kWh÷(60m／min×60min)×10000m=104元
用等離子體處理工藝,每萬(wàn)米節(jié)約如I成本為：
(60+900+69)-104=925(元)
此外，應(yīng)用等離子體技術(shù)，能
工藝三的毛效和白度較差，達(dá)不到質(zhì)量要求，說(shuō)明等離子體處理純棉織物還不能完全替代退漿及煮練。而織物經(jīng)等離子體處理和燒毛后進(jìn)行半煮練，則可以達(dá)到要求，即工藝一比較理想。
應(yīng)用低溫常壓等離子體處理工藝，棉纖維的損傷比工廠傳統(tǒng)工藝要小。這是因?yàn)槊蘩w維經(jīng)氬／氧低溫常壓等離子體的高能粒子撞擊后，盡管棉纖維上個(gè)別部位連接的β-D-葡萄糖剩基上的1，4-甙鍵被擊斷，但平均聚合度(DP)下降很小，而且低溫常壓等離子體處理僅在纖維表面10μm深度內(nèi)發(fā)生作用，加之纖維表面有漿料和其它雜質(zhì)，所以對(duì)纖維損傷不大。表1表明，工藝一、二和三的經(jīng)緯向強(qiáng)力都大于工藝四。
2．2最佳工藝和工廠傳統(tǒng)工藝實(shí)際成本比較
通過(guò)大量試驗(yàn)，確定工藝一為最佳工藝，它與工廠常規(guī)工藝的具體參數(shù)比較見表2。
與常規(guī)工藝相比，等離子體處理工藝成本較低，如下所示：
(1)節(jié)省堿劑用量
按28％濃度的液堿價(jià)格0．75元/kg，帶液率為90％計(jì)，每萬(wàn)米布節(jié)省堿的成本為：
78g／m2×1．6(幅寬)×10-3×10000×(10+30-20)÷28％×90％×0．75×10-3=60元
(2)節(jié)省蒸汽消耗量
每萬(wàn)米布常規(guī)工藝用汽量，退漿4t，煮練6t；而等離子體處理最佳工藝用汽量為4t。每噸汽按150元計(jì)，則每萬(wàn)米布節(jié)省蒸汽900元。
(3)節(jié)省水用量并減少排放
每萬(wàn)米布等離子體處理節(jié)省退漿用水23t。按每噸水(含污水處理費(fèi)用)3元計(jì)，則每萬(wàn)米布節(jié)省69元。
(4)增加的等離子體處理加工成本
等離子體設(shè)備用負(fù)荷為80kW，退漿機(jī)用電負(fù)荷為30kW，每萬(wàn)米增加的耗電費(fèi)用為：
(80—30)kWh×0．75歹己／kWh÷(60m／min×60min)×10000m=104元
用等離子體處理工藝,每萬(wàn)米節(jié)約如I成本為：
(60+900+69)-104=925(元)
此外，應(yīng)用等離子體技術(shù)，能
減少堿用量，降低污水COD值，具有明顯的環(huán)境效益。3結(jié)論
(1)純棉織物應(yīng)用等離子體處理工藝，對(duì)工廠的傳統(tǒng)前處理方法進(jìn)行改進(jìn)，完全能達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)的要求，半成品的各項(xiàng)指標(biāo)與工廠常規(guī)工藝產(chǎn)品接近。等離子體技術(shù)處理純棉織物的最佳工藝是：原布等離子體設(shè)備處理→燒毛→半煮練→漂白。
(2)在純棉織物前處理中應(yīng)用等離子體技術(shù)連續(xù)生產(chǎn)，可降低工廠生產(chǎn)成本，節(jié)能環(huán)保，提升經(jīng)濟(jì)效益。
(1)純棉織物應(yīng)用等離子體處理工藝，對(duì)工廠的傳統(tǒng)前處理方法進(jìn)行改進(jìn)，完全能達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)的要求，半成品的各項(xiàng)指標(biāo)與工廠常規(guī)工藝產(chǎn)品接近。等離子體技術(shù)處理純棉織物的最佳工藝是：原布等離子體設(shè)備處理→燒毛→半煮練→漂白。
(2)在純棉織物前處理中應(yīng)用等離子體技術(shù)連續(xù)生產(chǎn)，可降低工廠生產(chǎn)成本，節(jié)能環(huán)保，提升經(jīng)濟(jì)效益。
源經(jīng)編.gif)
