全棉水刺無(wú)紡布節(jié)能生態(tài)脫脂漂白工藝

褚維發(fā)，朱守誠(chéng)，丁文俊，劉國(guó)慶，徐慶林，廖雅麗，倪鑫宇

（合肥市東方美捷分子材料技術(shù)有限公司，安徽合肥 230088）

以纖維素纖維為原料采用水刺法生產(chǎn)的非織造布，是用棉、木棉、麻、黏膠等纖維通過開棉、松棉，利用尖端梳理機(jī)、鋪網(wǎng)機(jī)及牽伸機(jī)將全棉整理成網(wǎng)后，經(jīng)過水刺機(jī)利用加壓后形成的大密度針狀水柱促成纖維素纖維纏結(jié)成布。非織造布從原纖維到成布僅用5 min，比傳統(tǒng)織造布節(jié)省了紡紗、織布等環(huán)節(jié)，縮短了工時(shí)，大量節(jié)約了能耗，減少了人工和設(shè)備的使用，低碳環(huán)保，節(jié)能減排，降低30%左右的成本，成布技術(shù)居世界先進(jìn)水平。纖維素纖維的非織造布工藝符合國(guó)家十二五規(guī)劃提出的“低碳環(huán)保、節(jié)能減排、推廣綠色消費(fèi)模式的綠色發(fā)展”、中共十八大報(bào)告提出的“生態(tài)文明建設(shè)”以及《建設(shè)紡織強(qiáng)國(guó)綱要（2011—2020）》提出的“低碳、綠色和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展模式”等要求［1］。

以棉纖維為原料的非織造布用途廣泛，主要應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生用品、家庭衛(wèi)生用品、個(gè)人護(hù)理用品、合成革基布、涂層基布、家用裝飾及服裝輔料等。我國(guó)是纖維素纖維消費(fèi)大國(guó)，但木槳和人造纖維受到環(huán)保制約和國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的限制，隨著無(wú)紡布原材料的變化和技術(shù)的進(jìn)步，以棉纖維為原料的非織造布應(yīng)運(yùn)而生，以年增長(zhǎng)60%的速度發(fā)展，而且國(guó)內(nèi)醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的非織造布需求量在不斷上升［2］。近年來，中國(guó)非織造布不斷加快產(chǎn)品研發(fā)，發(fā)力技術(shù)創(chuàng)新，取得了飛速發(fā)展，技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，有些甚至達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，原料更注重功能性、環(huán)保性，但在全棉無(wú)紡布領(lǐng)域涉及脫脂漂白工藝方面相對(duì)落后。脫脂漂白傳統(tǒng)工藝需要應(yīng)用精練劑、滲透劑、雙氧水氧漂穩(wěn)定劑、螯合分散劑、雙氧水、燒堿、中和劑等，存在材料品種多、用量多、組合不科學(xué)等問題，同時(shí)生產(chǎn)能耗高、耗水量大、污水量多、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品泛黃、白度不均勻、布面變脆［3］。

隨著經(jīng)濟(jì)的全球化，互聯(lián)網(wǎng)以及智能制造技術(shù)的蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)外印染新工藝、新技術(shù)取得了前所未有的進(jìn)步［4］。東方美捷分子材料技術(shù)有限公司利用創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的材料與技術(shù)，將印染行業(yè)的新工藝、新技術(shù)廣泛應(yīng)用于全棉水刺無(wú)紡布行業(yè)中。本研究介紹了一浴法生產(chǎn)工藝，將全棉水刺無(wú)紡布的脫脂漂白原料簡(jiǎn)化為KA 生態(tài)前處理劑、燒堿及雙氧水。其中，KA 生態(tài)前處理劑由生態(tài)環(huán)保的生物酶及多功能材料復(fù)合而成，易生物降解，具有精練、滲透、穩(wěn)定、螯合、分散、去油、除蠟、凈洗等功能。該產(chǎn)品已通過國(guó)際生態(tài)認(rèn)證機(jī)構(gòu)的檢測(cè)認(rèn)證，獲得ECO-PASSPORT by OEKO-TEX?的授權(quán)，發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮?01910087453.5。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

5 g/m2雙面平紋全棉水刺無(wú)紡布坯布，氫氧化鈉，雙氧水（27.5%），KA 生態(tài)前處理劑（合肥市東方美捷分子材料技術(shù)有限公司）；WTD20002 電子天平（杭州萬(wàn)特衡器有限公司），BLD0012 高溫高壓染色小樣機(jī)（南通寶來紡織設(shè)備有限公司），JC101 型電熱鼓風(fēng)干燥箱（南通嘉程儀器有限公司），XT-48B 白度儀（杭州研特儀器有限公司），YG（B）871 型毛細(xì)管效應(yīng)測(cè)定儀（溫州市大榮紡織儀器有限公司），SANS 多功能強(qiáng)力測(cè)試儀［美特斯（中國(guó)）有限公司］。

1.2 脫脂漂白工藝

傳統(tǒng)工藝：預(yù)洗（精練劑0.3 g/L，60 ℃，30 min）→煮漂（燒堿6.0 g/L，精練劑2.5 g/L，雙氧水3.5 g/L，雙氧水穩(wěn)定劑3.0 g/L，螯合分散劑1.0 g/L，115 ℃，90 min）→復(fù)漂（燒堿1.5 g/L，精練劑1.0 g/L，雙氧水7.5 g/L，雙氧水穩(wěn)定劑2.0 g/L，螯合分散劑0.5 g/L，110 ℃，90 min）→水洗中和（熱水洗兩道，常溫水洗兩道，最后一道水洗中和，檸檬酸0.4 g/L，浴比1∶10），工藝曲線如下：

生態(tài)節(jié)能工藝：預(yù)洗（KA 生態(tài)前處理劑0.1 g/L，50 ℃，20 min）→煮漂（KA 生態(tài)前處理劑2.5 g/L，燒堿3.0 g/L，雙氧水10.0 g/L，100 ℃，90 min）→水洗中和（熱水洗一道，常溫水洗兩道，最后一道水洗中和，檸檬酸0.3 g/L，浴比1∶10），工藝曲線如下：

1.3 測(cè)試

白度：按照GB/T 8424.2—2001《紡織品 色牢度試驗(yàn)相對(duì)白度的儀器評(píng)定方法》使用白度儀測(cè)試。將脫脂漂白后的全棉水刺無(wú)紡布折疊16 層，在不同位置檢測(cè)4個(gè)點(diǎn)，取平均值。

吸濕性能：按FZ/T 01071—1999《紡織品毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》測(cè)試并稍作調(diào)整。將脫脂漂白后的全棉水刺無(wú)紡布剪成20.0 cm×2.5 cm 的布條懸垂在支架上，下端浸入0.5%的重鉻酸鉀水溶液中，在常溫下測(cè)定3 min內(nèi)液體沿布條上升的高度，測(cè)4次，取平均值。

斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率：將脫脂漂白后的無(wú)紡布剪成30 cm×5 cm 的布條，參照GB/T 3923.1—2013《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)試，測(cè)5條，取平均值。

練減率=失重率=（1-脫脂漂白后成品質(zhì)量/原無(wú)紡布質(zhì)量）×100%［5-8］。

2 結(jié)果與討論

2.1 生態(tài)節(jié)能脫脂漂白工藝的影響因素

2.1.1 KA 生態(tài)前處理劑用量

由表1 可知，隨著KA 生態(tài)前處理劑用量的增加，無(wú)紡布的白度和吸濕性逐漸上升然后趨于穩(wěn)定，斷裂強(qiáng)力變化不大，練減率呈遞增趨勢(shì)，說明KA 生態(tài)前處理劑能夠有效去除無(wú)紡布上的脂類及其他雜質(zhì)，用量越大去除得越充分，但練減率明顯增加不僅直接影響產(chǎn)出率，還會(huì)給后續(xù)的污水處理帶來很大負(fù)擔(dān)，增加污水處理成本。綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，KA 生態(tài)前處理劑用量選擇2.5 g/L。

表1 KA 生態(tài)前處理劑用量對(duì)脫脂漂白效果的影響

2.1.2 燒堿用量

由表2 可知，隨著燒堿用量的增加，無(wú)紡布的白度和吸濕性逐漸提高，斷裂強(qiáng)力下降，練減率呈遞增趨勢(shì)，說明燒堿用量增大，無(wú)紡布上的棉籽殼、蠟質(zhì)等雜質(zhì)去除得更加充分，但燒堿用量超過3 g/L 后，雙氧水分解速率提高，導(dǎo)致纖維受損，斷裂強(qiáng)力下降。綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，燒堿用量選擇3 g/L。

表2 燒堿用量對(duì)脫脂漂白效果的影響

2.1.3 雙氧水用量

由表3 可知，隨著雙氧水用量的增加，無(wú)紡布的白度和吸濕性逐漸提高，斷裂強(qiáng)力下降，練減率呈遞增趨勢(shì)，因?yàn)殡p氧水用量增大，氧化能力增強(qiáng)，無(wú)紡布上的棉籽殼等雜質(zhì)去除得更加充分，在雙氧水用量超過10 g/L 后，強(qiáng)氧化性導(dǎo)致纖維受損，斷裂強(qiáng)力下降。綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，雙氧水用量選擇10 g/L。

表3 雙氧水用量對(duì)脫脂漂白效果的影響

2.1.4 處理時(shí)間

由表4 可知，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，無(wú)紡布的白度和吸濕性逐漸提高，斷裂強(qiáng)力下降，練減率呈遞增趨勢(shì)，因?yàn)樘幚頃r(shí)間越長(zhǎng)，雙氧水的有效分解越充分，無(wú)紡布上的色素等雜質(zhì)去除得越充分，但處理時(shí)間超過90 min 后，無(wú)紡布布面手感偏硬、偏澀，斷裂強(qiáng)力有一定程度的下降。綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，處理時(shí)間選擇90 min左右。

表4 處理時(shí)間對(duì)脫脂漂白效果的影響

2.1.5 處理溫度

由表5 可知，隨著處理溫度的升高，無(wú)紡布的白度和吸濕性逐漸提高，斷裂強(qiáng)力下降，練減率呈遞增趨勢(shì)，因?yàn)樘幚頊囟仍礁?，雙氧水分解越快、越充分，無(wú)紡布上的色素等雜質(zhì)去除得更加充分，但溫度超過100 ℃后，無(wú)紡布布面手感偏硬、偏澀，斷裂強(qiáng)力隨之下降。綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)以及節(jié)能減排、降低成本的要求，處理溫度選擇100 ℃。

表5 處理溫度對(duì)脫脂漂白效果的影響

2.2 生態(tài)節(jié)能與傳統(tǒng)脫脂漂白工藝的比較

2.2.1 材料用量

由表6 可知，傳統(tǒng)脫脂漂白工藝共使用6 種材料（99%片狀燒堿、雙氧水、精練劑、螯合分散劑、氧漂穩(wěn)定劑、檸檬酸）；而生態(tài)節(jié)能新工藝僅使用4 種材料（99%片狀燒堿、雙氧水、KA 生態(tài)前處理劑、檸檬酸），脫脂漂白材料用量大幅減少，勞動(dòng)強(qiáng)度明顯降低。因?yàn)镵A 生態(tài)前處理劑將精練劑、滲透劑、螯合分散劑、氧漂穩(wěn)定劑等材料的功能集約化，多種功效合而為一，既減少投料品種及投料量，又可以獲得良好的脫脂漂白效果。這是一浴法生態(tài)節(jié)能新工藝的一個(gè)顯著亮點(diǎn)，使用KA 生態(tài)前處理劑處理的紡織品不會(huì)對(duì)人體造成危害，對(duì)環(huán)境造成影響，能夠充分滿足醫(yī)療、衛(wèi)生、護(hù)理等領(lǐng)域的需求。

表6 生態(tài)節(jié)能工藝與傳統(tǒng)工藝材料用量對(duì)比

2.2.2 工藝流程

以某廠實(shí)際生產(chǎn)35 g/m2雙面平紋全棉水刺無(wú)紡布1 800 kg/缸為例，傳統(tǒng)工藝采用兩步法，總耗時(shí)達(dá)6～7 h；而生態(tài)節(jié)能工藝采用一步法，總耗時(shí)僅2～3 h，節(jié)約用水30%以上，節(jié)約用電和蒸汽30%以上，生產(chǎn)效率提高了40%左右，符合國(guó)家十二五規(guī)劃的要求，順應(yīng)國(guó)家提倡的生產(chǎn)領(lǐng)域節(jié)能降耗的創(chuàng)新形勢(shì)。

2.2.3 應(yīng)用效果

由表7 可知，生態(tài)節(jié)能工藝加工的全棉水刺無(wú)紡布各項(xiàng)指標(biāo)均高于傳統(tǒng)工藝。

表7 生態(tài)節(jié)能工藝與傳統(tǒng)工藝應(yīng)用效果對(duì)比

2.2.4 用水量

由表8 可知，生態(tài)節(jié)能工藝每缸耗水量與傳統(tǒng)工藝相比下降了33%，降低了污水處理成本，符合國(guó)家提倡的節(jié)能減排要求，具有顯著的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

表8 生態(tài)節(jié)能工藝與傳統(tǒng)工藝用水量對(duì)比

3 結(jié)論

（1）全棉水刺無(wú)紡布生態(tài)節(jié)能脫脂漂白優(yōu)化工藝為：燒堿3 g/L，27.5%的雙氧水10 g/L，KA 生態(tài)前處理劑2.5 g/L，100 ℃處理90 min，處理后的全棉水刺無(wú)紡布白度、吸濕性相對(duì)最佳，練減率相對(duì)最低，各項(xiàng)物理指標(biāo)均能達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求。

（2）采用KA 生態(tài)前處理劑對(duì)全棉水刺無(wú)紡布進(jìn)行脫脂漂白提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了用水量，降低了污水處理成本，同時(shí)提高了脫脂漂白的質(zhì)量。