微納米氣泡技術(shù)對(duì)棉織物活性印花水洗效果的影響

梁顏玲，王開苗

（1.山東輕工職業(yè)學(xué)院，山東淄博 255300；2.淄博市生物基紡織新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東淄博 255300）

當(dāng)前，全球疫情尚未根本緩解，各相關(guān)產(chǎn)業(yè)恢復(fù)基礎(chǔ)尚不牢固。行業(yè)綜合成本增加、環(huán)保任務(wù)艱巨、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇等困難和問題導(dǎo)致印染行業(yè)保持平穩(wěn)運(yùn)行面臨諸多考驗(yàn)［1］。印花是紡織品印染加工中非常重要的一環(huán)。染料印花后，為了去除印花過程中的糊料、助劑及未上染的染料等，均需要對(duì)織物進(jìn)行水洗后處理，以提高印花織物的色牢度等［2］。在實(shí)際生產(chǎn)中，印花后水洗存在助劑用量大、耗水多、耗時(shí)長(zhǎng)，且廢水處理難度大等問題［3］。研究耗水量、污染物排放量少的水洗工藝具有重要意義。

近些年來，微納米氣泡技術(shù)發(fā)展較快。因?yàn)槲⒓{米氣泡在水中具有比表面積大、存在時(shí)間長(zhǎng)、炸裂釋放高能、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)，在水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)林灌溉、廢水處理等領(lǐng)域有不同的應(yīng)用［4-5］。有研究發(fā)現(xiàn)微納米氣泡在棉織物堿退漿工藝中有較好的應(yīng)用效果［6］。本實(shí)驗(yàn)著重對(duì)微納米氣泡技術(shù)在棉織物印花水洗中的應(yīng)用效果進(jìn)行研究，分析對(duì)印花沾色（搭色）、色牢度等印花水洗效果的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

材料：CM40s/1 全棉針織印花布（常規(guī)活性染料印花，未水洗），OG-126 防沾污皂洗劑（青島歐歌助劑有限公司），軟化水，微納米氣泡軟化水。

儀器：微納米氣泡發(fā)生裝置（產(chǎn)量1 m3/h，天泓環(huán)境科技責(zé)任有限公司），Color i7 電腦測(cè)色儀［德塔顏色科技（蘇州）有限公司］，紫外-可見分光光度計(jì)，耐洗色牢度測(cè)試儀，多功能摩擦牢度儀，標(biāo)準(zhǔn)光源箱，標(biāo)準(zhǔn)灰卡，JY2004 電子分析天平，GHG-9053A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，40 L 多用控溫?zé)崴暗取?/p>

1.2 織物預(yù)處理

準(zhǔn)備20 cm×20 cm 的全棉活性染料印花織物多塊，去除毛邊紗線，邊線縫合，防止紗線在處理過程中脫落，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.3 棉織物活性染料印花防沾污水洗工藝

分別采用微納米氣泡軟化水和普通軟化水進(jìn)行印花后防沾污水洗，做對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

工藝配方：防沾污皂洗劑0～2 g/L，浴比1∶100。

工藝條件：首先在溫度25～95 ℃、時(shí)間5～20 min工藝條件下進(jìn)行1 次印花水洗處理，然后用常溫（20 ℃）清水沖洗2 次，脫水烘干，測(cè)定分析不同防沾污皂洗劑用量、不同溫度、不同時(shí)間條件下微納米氣泡對(duì)印花水洗效果的影響，找出優(yōu)化工藝。

微納米氣泡防沾污水洗液的配制：在40 L 多用控溫水桶中加入需要的用水量→開啟微納米氣泡發(fā)生器（接入空氣壓縮機(jī)）→以自循環(huán)方式生成微納米氣泡水（調(diào)節(jié)流量轉(zhuǎn)子，壓力表讀數(shù)0.4 MPa，觀察水質(zhì)為乳白色）。

工藝流程：配制防沾污印花水洗液→升溫至規(guī)定溫度→投入印花布樣→微納米氣泡水防沾污水洗至規(guī)定時(shí)間（或普通水防沾污水洗至規(guī)定時(shí)間）→清水洗2次→脫水烘干。

1.4 測(cè)試

失重率：表征印花水洗前后印花漿料等的去除情況，按照下列公式進(jìn)行計(jì)算：

耐皂洗色牢度：參照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取愤M(jìn)行測(cè)定。

耐摩擦色牢度：參照GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取愤M(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 微納米氣泡對(duì)棉織物活性染料印花水洗的影響

由表1 可以看出，防沾污皂洗等水洗處理可以提高印花織物的色牢度、手感等。微納米氣泡輔助純棉織物活性染料印花水洗后，整體水洗效果好于常規(guī)水洗。原因可能是印花蒸化后，布面上有未反應(yīng)的染料、糊料、助劑等固體物質(zhì)，導(dǎo)致織物手感偏硬、色牢度偏差。防沾污皂洗處理可以洗去大部分未固著的染料、糊料及助劑等，織物的手感、色牢度等有一定程度的提高。微納米氣泡近距離接觸印花織物表面時(shí)，部分微納米氣泡在織物界面發(fā)生破裂產(chǎn)生局部高能，提高了糊料、染料等分子脫離纖維表面的動(dòng)能，小粒徑的微納米氣泡因?yàn)榫哂袠O大的比表面積，對(duì)染料分子能產(chǎn)生較高的吸附力，微納米氣泡自發(fā)產(chǎn)生的羥基自由基（·OH）［5］可以對(duì)部分未反應(yīng)的染料、糊料等進(jìn)行降解，有利于染料、糊料等的洗除，從而提高印花織物的色牢度等。

表1 常規(guī)水洗與微納米氣泡輔助水洗效果

2.2 溫度和防沾污皂洗劑用量的影響

由表2 可以看出，隨著溫度的升高，布面K/S值越來越小，顏色越來越淺，色牢度有一定程度的提高。在同一溫度下，皂洗劑用量越高，色牢度相對(duì)越好。原因可能是水洗溫度較低，皂洗劑用量較少，達(dá)不到染料脫離織物去除的條件，染料去除不徹底，色牢度等較低；水洗溫度過高，加上微納米氣泡破裂過程中產(chǎn)生的高能作用，未反應(yīng)的染料從織物上去除的速率過快，導(dǎo)致染料在局部瞬間濃度增大，織物會(huì)再次吸附未反應(yīng)的染料，產(chǎn)生白地沾色較重的現(xiàn)象；在55、95 ℃條件下，隨著皂洗劑用量的增大，布面K/S值反而略有增大，但是差值較小，原因可能是織物在印花過程中局部得色量略有不同。綜合分析白地沾色情況、色牢度等水洗效果，選擇溫度75 ℃，防沾污皂洗劑用量2 g/L，此時(shí)的水洗效果較好。

表2 不同防沾污皂洗劑用量下微納米氣泡輔助水洗效果

2.3 溫度和時(shí)間的影響

由表3 可知，微納米氣泡輔助水洗時(shí)，處理5 min就可以達(dá)到較好的水洗效果；隨著處理時(shí)間的持續(xù)延長(zhǎng)，微納米氣泡對(duì)染料的降解及布面的消色作用使布面得色明顯變淺，不利于印花質(zhì)量的提高。

表3 不同時(shí)間和溫度下微納米氣泡輔助水洗效果

3 結(jié)論

（1）相較于常規(guī)印花水洗工藝，微納米氣泡作用于棉織物活性染料印花水洗效果較好，協(xié)助水洗時(shí)有助于去除浮色，提升色牢度。

（2）微納米氣泡協(xié)助印花水洗工藝可以縮短水洗時(shí)間、降低水洗溫度，同時(shí)其長(zhǎng)時(shí)間存在于廢水中，可以進(jìn)一步協(xié)助處理廢水，有效節(jié)約能源、提高工作效率、減少環(huán)境污染。

（3）微納米氣泡協(xié)助棉織物活性染料印花水洗的優(yōu)化工藝條件為：防沾污皂洗劑2 g/L，溫度75 ℃，時(shí)間5 min。