丝光及液氨处理工艺优化

（一）丝光

在张力条件下，用浓烧碱溶液处理纤维素纤维纺织品的加工工艺，有织物丝光和纱线丝光两种加工形式。棉织物或棉纱线经过丝光后，棉纤维的超分子结构和形态结构发生了变化，除了获得良好的光泽外，棉纺织品的尺寸稳定性、染色性能、拉伸强度等都获得一定程度的提高和改善。因此，丝光已成为棉织物染整加工的重要工序之一，绝大多数的棉织物在染色前都经过丝光处理。

1.丝光原理　棉纤维在浓烧碱作用下生成碱纤维素，并使纤维发生不可逆的剧烈溶胀，其主要原因是由于钠离子体积小，不仅能进入纤维的无定形区，而且还能进入纤维的部分结晶区。同时钠离子又是一个水化能力很强的离子，钠离子周围有较多的水，其水化层很厚。当钠离子进入纤维内部并与纤维结合时，大量的水分也被带入，因而引起纤维的剧烈溶胀。一般来说，随着碱液浓度的提高，与纤维素结合的钠离子数增多，水化程度提高，因而纤维的溶胀程度也相应增大。当烧碱浓度增大到一定程度后，水全部以水化状态存在，此时若再继续提高烧碱浓度，对每个钠离子来说，能结合到的水分子数量有减少的倾向，即钠离子的水化层变薄，因而纤维溶胀程度反而减小。

2.丝光工艺　布铗丝光时，棉织物一般在室温浸轧180 ～280g／L 的烧碱溶液（补充碱300～350g／L），保持带浓碱的时间控制在50～60s 左右，并使经、纬向都受到一定的张力。然后在张力条件下冲洗去烧碱，直至每千克干织物上的带碱量小于70g 后，才可以放松纬向张力并继续洗去织物上的烧碱，最后烘干落布。丝光后落布门幅达到成品门幅的上限，织物上pH 值为7～8。

影响丝光效果的主要因素是碱液的浓度、温度、作用时间和对织物所施加的张力。

（1）烧碱浓度。烧碱溶液的浓度对丝光质量影响最大，低于105g／L 时，无丝光作用，高于280g／L，丝光效果并无明显改善。衡量棉纤维对化学药品吸附能力的大小，可用棉织物吸附氢氧化钡的能力来表示，称为钡值：

图2－12　棉织物练漂半制品经不同浓度烧碱溶液处理后的经向收缩率和钡值（碱处理温度10℃）

一般丝光后棉纤维的钡值为130～150。

某棉织物在松弛状态下用不同浓度的烧碱溶液处理后的经向收缩和钡值情况如图2－12 所示。从图中可知，单从钡值指标来看，烧碱浓度在180g／L 左右就已经足够了（钡值150）。实际生产中应综合考虑丝光棉各项性能和半制品的品质及成品的质量要求，确定烧碱的实际使用浓度。

（2）温度。烧碱和纤维素纤维的作用是一个放热反应，提高碱液温度有减弱纤维溶胀的作用，从而造成丝光效果降低。所以丝光碱液以低温为好。但实际生产中不宜采用过低的温度，因为保持较低的碱液温度需要大功率的冷却设备和电力消耗。另一方面，温度过低，碱液黏度显著增大，使碱液难于渗透到纱线和纤维的内部去，造成表面丝光。因此，实际生产中多采用室温丝光，夏天通常采用轧槽夹层通入冷流水使碱液冷却即可。

（3）时间。丝光作用时间20s 基本足够，时间过长对丝光效果虽有增进，但并不十分显著。另外，作用时间与碱液浓度和温度有关，浓度低时，应适当延长作用时间，所以生产上一般采用50～60s。

（4）张力。棉织物只有在适当张力的情况下，防止织物的收缩，才能获得较好的光泽。虽然，丝光时增加张力能提高织物的光泽和强度，但吸附性能和断裂延伸度却有所下降，因此工艺上要适当控制丝光时的经、纬向张力，兼顾织物的各项性能。一般纬向张力应使织物门幅达到坯布幅宽，甚至略为超过。经向张力以控制丝光前后织物无伸长为好。

3.丝光工序　棉织物的丝光按品种的不同，可以采用原布丝光、漂后丝光、漂前丝光、染后丝光或湿布丝光等不同工序。

对于某些不需要练漂加工的品种如黑布，一些单纯要求通过丝光处理以提高强度、降低断裂伸长的工业用布以及门幅收缩较大，遇水易卷边的织物宜用原布丝光，但丝光不易均匀。漂后丝光可以获得较好的丝光效果，纤维的脆损和绳状折痕少，是目前最常用的工序，但织物白度稍有降低。漂前丝光所得织物的白度及手感较好，但丝光效果不如漂后丝光。对某些容易擦伤或匀染性极差的品种可以采用染后丝光。染后丝光的织物表面无染料附着，色泽较匀净，但废碱液有颜色。

棉织物丝光一般是将烘干、冷却的织物浸碱，为干布丝光。如果将脱水后未烘干的织物浸碱丝光，为湿布丝光。湿布丝光省去一道烘干工序，而且丝光效果比较均匀。但湿布丝光对丝光前的轧水要求很高，带液率要低并且轧水要均匀，否则将影响丝光效果。

棉织物除用浓烧碱溶液丝光外，生产上也有以液氨丝光的。液氨丝光是将棉织物浸轧在－33℃的液氨中，在防止织物经、纬向收缩的情况下透风，再用热水或蒸汽除氨，氨气回收。液氨丝光后棉织物的强度、耐磨性、弹性、抗皱性、手感等物理机械性能优于碱丝光。因此，特别适合于进行树脂整理的棉织物，但液氨丝光成本高。

4.丝光设备　棉织物丝光所用的设备有布铗丝光机、直辊丝光机和弯辊丝光机三种，阔幅织物用直辊丝光机，其他织物一般用布铗丝光机丝光。

（1）布铗丝光机。图2－13 是布铗丝光机示意图，由轧碱装置、布铗链扩幅装置、吸碱装置、去碱箱、平洗槽等组成。

轧碱装置由轧车和绷布辊两部分组成，前后是两台三辊重型轧车，在它们中间装有绷布辊。前轧车用杠杆或油泵加压，后轧车用油泵加压。盛碱槽内装有导辊，实行多浸二轧的浸轧方式。为了降低碱液温度，盛碱槽通常有夹层，夹层中通冷流水冷却。为防止表面丝光，后盛碱槽的碱浓度高于前盛碱槽。为防止织物吸碱后收缩，后轧车的线速度略低于前轧车的线速度，绷布滚筒之间的距离宜近一些，织物沿绷布辊的包角尽量大一些，此外，还可加些扩幅装置。织物从前轧碱槽至后轧碱槽约40～50s。

图2－13　布铗丝光机示意图

1—进布架　2—前轧碱槽　3—绷布辊　4—后轧碱槽　5—布铗链　6—吸水板
7—冲洗管　8—去碱箱　9—平洗机　10—出布架(www.xing528.com)

布铗链扩幅装置主要是由左右两排各自循环的布铗链组成。布铗链长度为14 ～22m，左、右两条环状布铗链各自敷设在两条轨道上，通过螺母套筒套在横向的倒顺丝杆上，摇动丝杆便可调节轧道口之间的距离。布铗链呈橄榄状，中间大，两头小。为了防止棉织物的纬纱发生歪斜，左、右布铗长链的速度可以分别调节，将纬纱维持在正常位置。

当织物在布铗链扩幅装置上扩幅达到规定宽度后，将稀热碱液（70 ～80℃）冲淋到布面上，在冲淋器后面，紧贴在布面的一面，有布满小孔或狭缝的平板真空吸水器，可使冲淋下的稀碱液透过织物。这样冲、吸配合（一般5 冲5 吸），有利于洗去织物上的烧碱。织物离开布铗时，布上碱液浓度低于50g／L。在布铗长链下面，有铁或水泥制的槽，可以储放洗下的碱液，当槽中碱液浓度达到50g／L 左右时，用泵将碱液送到蒸碱室回收。

为了将织物上的烧碱进一步洗落下来，织物在经过扩幅淋洗后进入洗碱效率较高的去碱箱。箱内装有直接蒸汽加热管，部分蒸汽在织物上冷凝成水，并渗入织物内部，起着冲淡碱液和提高温度的作用。去碱箱底部呈倾斜状，内分成8 ～10 格。冲洗下来的稀碱液在箱底逆织物前进方向流入布铗长链下的碱槽中，供冲洗之用。织物经去碱箱去碱后，每千克干织物含碱量可降至5g 以下，接着在平洗机上再以热水洗，必要时用稀酸中和，最后将织物用冷水清洗。

（2）直辊丝光机。图2－14 是直辊丝光机示意图，由进布装置、轧碱槽、重型轧辊、去碱槽、去碱箱和平洗槽等部分组成。

织物先通过弯辊扩幅器，再进入丝光机的碱液浸轧槽。碱液浸轧槽内有许多上下交替相互轧压的直辊，上面一排直辊包有耐碱橡胶，穿布时可提起，运转时紧压在下排直辊上，下排铸铁硬直辊浸没在浓碱中。由于织物是在排列紧密且上下辊相互紧压的直辊中通过，因此强迫它不发生严重的收缩，接着经重型轧辊轧去余碱，而后进入去碱槽。去碱槽与碱液浸轧槽结构相似，也是由铁槽和直辊组成，下排直辊浸没在稀碱洗液中，以洗去织物上大量的碱液。最后，织物进入去碱箱和平洗槽以洗去残余的烧碱，丝光过程即完成。

图2－14　直辊丝光机示意图

1—进布装置　2—扩幅装置　3—直辊渗透区　4—直辊稳定区　5—去碱蒸箱
6—平洗机　7—烘燥机　8—落布装置　9—重型轧车

近年来，使用布铗与直辊联用的丝光机，并取得了较满意的丝光效果。

5.丝光棉的性质

（1）光泽。光泽是指物体对入射光的规则反射程度，也就是说，漫反射的现象越小，光泽越高。丝光后，由于不可逆溶胀作用，棉纤维的横截面由原来的腰圆形变为椭圆形甚至圆形，胞腔缩为一点，如图2－15 所示，整根纤维由扁平带状［图2－16 （a）］变成了圆柱状［图2－16 （b）］。这样，对光线的漫反射减少，规则反射增加，因而光泽显著增强。

图2－15　棉纤维在丝光过程中截面的变化

1～5—纤维在碱液中继续溶胀　6—溶胀后，再转入水中开始发生收缩　7—完全干燥后

图2－16　棉纤维丝光前后的纵向和横截面

（2）定形作用。由于丝光是通过棉纤维的剧烈溶胀、纤维素分子适应外界的条件进行重排来实现的，在这个过程中，纤维原来存在着的内应力减少，从而产生定形作用，尺寸稳定，缩水率下降。

（3）强度和延伸度。在丝光过程中，纤维大分子的排列趋于整齐，取向度提高，同时纤维表面不均匀的变形被消除，减少了薄弱环节。当受外力作用时，就能由更多的大分子均匀分担，因此断裂强度有所增加，断裂延伸度则下降。

（4）化学反应性能。丝光棉纤维的结晶度下降，无定形区增多，而染料及其他化学药品对纤维的作用发生在无定形区，所以丝光后纤维的化学反应性能和对染料的吸附性能都有所提高。

（二）液氨处理

1.液氨处理原理　棉纤维在生长及加工中受到了张力，纤维中氢键网络发生变形，应变就储存在纤维中，形成了内储应变。液氨的溶胀和收缩效应的基础是原纤维内部与原纤维之间氢键网络的断裂，形成纤维素和液氨的复合物，导致早先形成的应力应变的松弛。用液氨处理，由于进入纤维结构的是比较小的氨分子，因此溶胀过程迅速，在几秒钟内就已基本完成。织物前处理条件对反应速度的影响很小，在迅速发生的溶胀过程中，纤维的厚度有了增加，纱线和织物收缩，产生缩力，又由于纤维溶胀而使之更加互相紧贴，消除了滑移和断裂的机会。同时，由于氨与纤维素形成的是氢键结合物，氮原子的孤电子对能与纤维素的羟基反应成N—OH，取代O—OH 而形成较好的膨润性合成物。当氨去除时，合成物分解。因此液氨处理其溶胀能力强，同时能明显地改善织物的机械服用性能。

图2－17　液氨处理设备

2.液氨处理工艺　图2－17 为液氨处理设备，织物进入桑福瑟特整理联合机后，先通过3个烘干烘筒，使织物上的含潮率在3%左右，避免影响织物上的液氨浓度。为了防止热的织物进入液氨槽中，导致液氨过度挥发，所以在进入氨化前，一定要先经冷却。氨化室的进布缝道有双层封口和一道240Pa 的真空封口，防止氨气逸出。织物进入氨化室，即在一台内装定量液氨的两辊浸轧槽中浸轧，液氨温度保持在－33.4℃沸点左右，这时织物已被99%的氨气所包覆，浸轧后先在氨气中定时透风，使织物在液氨和氨气中暴露时间共5 ～10s。此后即在氨化室的剩余部分中进行加热处理，先经合成纤维呢毯式烘干机，用蒸汽加热，去除织物上的90%～95%的氨，氨气用排气装置抽送至冷冻压缩机中，将氨气压缩冷冻，重新液化以备再用。液氨大约有5%～10%被织物吸收并与棉纤维化学结合，但可用水取代去除。因此织物离开氨化室后即用饱和蒸汽汽蒸，汽蒸出来的氨导入氨气处理设备。织物出蒸箱后再经透风和喷射蒸汽以去除残余的氨味。