(一)脱胶原理
1.蚕丝织物的组成成分与影响
未经脱胶处理的桑蚕丝称生丝。由生丝织造而成的蚕丝织物称为生坯或坯绸。生丝主要由丝素和丝胶组成,其中丝胶的含量因蚕茧的养殖地域及季节不同而有所不同(20%~30%)。除此之外,生丝中尚含有少量的油蜡质、灰分、色素、碳水化合物等。在坯绸中还含有在织绸时加上的浆料、为识别捻向施加的着色染料以及操作、运输过程中沾上的各种油污等。
(1)丝素。丝素是蚕丝的主要成分(占70%~80%),它使蚕丝具有柔软、纤细、洁白、轻盈、光泽柔和、吸湿性好、弹性适中等特点,是高级纺织原料。
(2)丝胶。丝胶在丝素的表面,比丝素具有更高的吸湿性,在标准状态下(20℃,相对湿度65%),丝素的回潮率在9%以上,而含有丝胶的桑蚕丝回潮率为10%~11%。仅从纺织纤维的吸湿性与穿着的舒适性关系来说,含有丝胶的桑蚕丝穿着更舒适,而且少量的丝胶对丝素还具有一定的保护作用,减少染色加工中对丝素的损伤。但丝胶的结晶度相当低(只有15%左右),稳定性较差,手感粗硬,大量丝胶的存在会影响蚕丝织物的染色性能及手感,有损蚕丝织物固有的优良品质和服用性能。
(3)油蜡质。油蜡质包括脂肪和蜡质,在桑蚕丝中的含量为0.4%~0.8%,存在于丝胶中。它们的存在会影响蚕丝织物的润湿性能及膨胀速度,妨碍染整加工。
(4)灰分。在桑蚕丝中含量为0.7%,大部分以无机盐的形式存在于丝胶中,影响织物的手感。
(5)色素。桑蚕丝色素含量较低(约为0.2%),存在于丝胶之中。色素的存在使织物的白度降低,同时会降低染色及印花产品的色泽鲜艳度。
(6)碳水化合物。主要成分为葡萄糖及其衍生物(如氨基葡萄糖酸等),其中大部分与丝胶蛋白结合成复合蛋白质,以及与色素结合为配糖体的形式存在;也有一部分碳水化合物具有纤维素结构,呈微细的纤维状,在缫丝时因部分丝胶溶解,而剥离成长度为1~3mm的扁平微细绒毛状,也称为微绒。微绒的存在,将影响生丝及织物的外观质量,尤其是较多的纤维素微绒,还会使染色及印花产品的光泽和鲜艳度降低。
(7)油剂、浆料及着色染料。这些杂质是在织造前人为施加的或在运输过程沾污而存在于蚕丝中的。油剂包括抗静电剂、润湿剂等;着色染料一般是直接性较小的直接或弱酸性染料,易溶于水,易被还原分解而褪色。
2.蚕丝织物精练的目的
生丝及坯绸上所含的各种杂质会不同程度地影响蚕丝所具有的优良品质,影响蚕丝及其制品的服用性能,影响染色加工的质量。因而除特殊品种外,生丝及其织物都必须经过精练加工以去除丝胶及其他杂质,为后加工提供合格的半制品或直接得到练白产品,这一加工过程称为精练。由于蚕丝织物精练目的主要是去除丝胶,随着丝胶的去除,附着在丝胶上的杂质也一并去除。因此,蚕丝织物的精练又称脱胶。
3.蚕丝织物脱胶原理
(1)丝素与丝胶的性质比较。丝素与丝胶有许多相同的性质,如它们都是蛋白质,基本组成单位都是α-氨基酸,均具有亲水性和两性性质。但是,由于组成氨基酸的种类、含量不同,使丝素和丝胶的结构、构型及化学性质有很大的差异。具体表现在:第一,从化学组成来看,丝素主要是由乙氨酸组成,其次是丙氨酸、丝氨酸,乙氨酸及丙氨酸之和约占总量的70%左右;而丝胶主要是由丝氨酸(含羟基)组成(约占34%),乙氨酸及丙氨酸含量少。此外,丝胶中二羧基酸和二氨基酸的含量都比丝素中的含量高。这些亲水性物质的存在使得丝胶比丝素具有更高的吸湿性和水溶性。第二,从结构构型来看,丝素蛋白质有明显的纤维化,分子链间相互接近,形成结晶性的整列区域,结晶度高;而丝胶结构中支化程度比丝素高,支链的极性基团含量也比较高,分子链的排列不够规整,分子间作用力较小,结晶度低(15%)。基于这些原因,丝胶的吸湿性比丝素高,在水溶液中会发生更强烈的膨化甚至溶解。第三,丝素与丝胶的化学稳定性不同,丝素对弱酸、弱碱及酶稳定,而丝胶会在这些物质的作用下发生水解、分解反应,溶解度大幅度提高。
(2)脱胶原理。蚕丝织物的精练,实质上是利用丝素与丝胶结构上的差异以及对化学药剂稳定性不同的特性,在化学助剂及适当条件下除去丝胶及其他杂质,以获得具有手感柔软、质地细腻、外观洁白、形态飘逸、光泽柔和、吸湿性好、渗透性好的产品。
①碱脱胶。碱脱胶作用原理是,利用在碱性溶液中丝胶能够发生剧烈膨化甚至溶解而丝素较为稳定的特性,去除蚕丝中的丝胶的。在碱性溶液中,丝胶吸收碱后发生剧烈膨化,碱剂中OH-与丝胶分子上羟基离解出的H+结合成水,丝胶大分子则与金属离子结合,形成蛋白质盐(NaOOC—S—NH2),使丝胶的溶解性能提高。同时,碱与丝胶发生化学结合,使丝胶中的多缩氨基酸键由内酰胺酮式转变为内酰胺烯醇式:
这种烯醇式结构的产生,拆散了原来肽键之间所形成的氢键结合,导致肽键间结合力的降低,有利于丝胶的溶胀、溶解。除此之外,碱也可以催化丝胶蛋白分子肽键的水解,使丝胶肽链发生水解断裂,丝胶大分子生成相对分子质量较小、更易溶于水的多缩氨基酸化合物,从而使丝胶从丝素上脱离。
在使用碱剂脱胶时,为了避免对丝素的损伤,选择合适的碱剂至关重要。从丝素的化学性质知道,丝素在室温下对碱较为稳定。但丝素在碱液中也能发生水解,而碱起催化作用。其中,氢氧化钠的催化作用最为剧烈,氨水、碳酸钠、碳酸钾作用较弱,碳酸氢钠、硼砂、硅酸钠、肥皂等弱碱性介质对丝素无损伤,只能溶解丝胶。因此,强碱弱酸盐是脱胶的首选用剂,其中最为常用的是碳酸钠、硅酸钠和肥皂。
强碱弱酸盐虽然能起到脱胶作用,但不具有去除蚕丝中的油蜡质及色素的能力,也不能使脱除下来的丝胶和杂质均匀地分散在练液中,而不重新沾污纤维。而且长时间的碱处理会使脱胶后的蚕丝织物手感粗硬。为此,桑蚕丝织物脱胶时多将碱剂与肥皂、合成洗涤剂等表面活性剂合并使用。常用的脱胶方法有肥皂—碱法、合成洗涤剂—碱法。
②酸脱胶。丝胶具有两性性质,与丝胶能够在碱性介质中形成盐一样,丝胶也能在酸性介质中电离形成盐(HOOC—S—NH+3),使自身溶解性能提高。同时,酸也可以催化丝胶蛋白分子肽键水解,使丝胶肽链发生水解断裂,而生成多缩氨基酸化合物,加速丝胶脱离丝素,因此,酸也能够进行脱胶。有机酸酸性弱,对丝胶的作用小,不足以脱除丝胶。硫酸、盐酸等无机强酸,虽然可以使丝胶溶解、水解而达到脱胶的目的,但如果对条件控制不当,容易损伤丝素,而且不能去除油蜡质、色素等杂质,对设备腐蚀严重。故酸脱胶在实际生产中一般不用,但可与碱剂、肥皂等碱脱胶法联合使用。不过这种精练方法,将增加水洗、除酸等过程,工艺繁杂,同时要配以耐酸设备。除含无机杂质较多的野蚕丝织物以及轻薄织物的半脱胶产品外,很少采用酸脱胶。
③酶脱胶。酶具有高效性、专一性、作用条件温和及无毒无害四大特性。根据酶的最佳作用条件,又分为酸性酶、中性酶、碱性酶。酸性酶脱胶,因工艺条件较难控制,且对设备要求高,一般不予采用;中性酶脱胶,因处于丝胶的等电点范围,故丝胶的水解速度较慢,不利于生产。所以在蚕丝织物的酶脱胶中,常用的是碱性蛋白水解酶(如2709碱性蛋白酶)。
碱性蛋白水解酶之所以能够进行脱胶,是由于它对丝胶分子中特定位置或任意位置上的多缩氨基酸键的水解有催化作用,使丝胶蛋白质成为可溶性的膘、胨、肽等,再进一步催化水解生成氨基酸,借助于水洗作用达到脱胶目的,而它对丝素无影响。因此,可利用碱性蛋白水解酶将丝胶从丝素上脱除但不会对丝素造成损伤的特性,对蚕丝进行脱胶处理。但是由于碱性蛋白水解酶催化作用的专一性,它仅对丝胶产生催化水解作用,对丝胶之外的其他杂质如油蜡质、色素、浆料等并不能去除。而且分解后的丝胶,特别是内层丝胶(接近丝素的部分),不能很好地与丝素本体分离,很难单纯依靠水洗去除干净。所以单独采用酶脱胶的效果不理想,需要辅助于肥皂、合成洗涤剂的乳化、净洗等作用,才能有效地去除丝胶、油蜡质及色素等杂质。常用的方法有酶—皂法和酶—合成洗涤剂法,其中,酶—合成洗涤剂法更为常用。
(二)脱胶工艺条件分析
丝织物的脱胶过程大致分为三个阶段,第一阶段:纤维上丝胶从练液中吸水后发生膨化;第二阶段:膨化的丝胶在碱、酸、酶等助剂的催化作用下发生水解或溶解;第三阶段:溶解或水解的丝胶及小分子化合物与丝素剥离,并稳定地分散在练液中。三个阶段并不是完全独立的,而是相互制约、相互影响的,丝胶的膨化程度影响着各种催化剂的渗透,外层丝胶的剥离更有利于各种催化剂对内层丝胶的水解及溶解作用。所以说,丝胶去除的程度取决于上述三个阶段的进行情况。
因此,凡是影响上述三个阶段进行程度的工艺因素都将影响脱胶的效果,它包括脱胶液的pH值、温度、各种助剂的浓度、脱胶时间、浴比及练液循环速度等因素。
图3-2 脱胶率与溶液pH值的关系
1.脱胶液的pH值
从丝胶的化学性质可知,在不同的pH值溶液中,丝胶的溶解度不同。所以脱胶溶液pH值的高低,直接影响到丝胶在水中的溶解度,影响丝胶的去除程度。图3-2所示为桑蚕丝在不同pH值的溶液中,以近沸点的温度处理30min后的脱胶率。
从图3-2可知,当pH值介于4~7时,丝胶的脱除率最低。这是因为此时溶液的pH值处于丝胶的等电点(桑蚕丝胶的等电点为pH=3.9~4.3)附近,丝胶在该条件下的溶解度最小,因而丝胶不易去除;当pH值大于9或小于2.5时,丝胶的溶解度急剧增加,脱胶速度随之迅速加快,在30min内可充分脱胶;当pH值大于11或小于2时,脱胶的速度更快,与此同时,丝素也开始发生一定程度的溶解和水解,使纤维的强度显著下降。为了保证脱胶过程中既去除丝胶又不损伤丝素,在使脱下的丝胶和其他杂质能均匀地分散在脱胶液中,而不再黏附到纤维上的前提下,脱胶溶液的pH值应尽量缓和,且要稳定。实验证明,当丝素在处于pH=1.75~10.5的溶液中处理时,丝素的强力基本不变。综合考虑脱胶液pH值对丝胶溶解度和丝素强力两方面的影响,脱胶可以选用pH=1.75~2.5的酸性溶液或pH=9~10.5的碱性溶液。由于酸性溶液脱胶后成品手感粗糙发硬,且对设备要求高,所以桑蚕丝织物脱胶溶液pH值一般控制在9~10.5。即使如此,因丝素的耐碱性较差,在脱胶时还要严格控制其他工艺条件,如温度、时间等工艺因素,以控制丝胶的脱除程度,避免对丝素的损伤。
2.脱胶温度
丝胶在碱、酸、酶条件下的水解是一吸热反应,温度升高,丝胶的水解速度加快,丝胶及其水解产物的溶解度提高,所以脱胶温度对脱胶速率的影响,在酸性或碱性溶液中均很显著。图3-3为处理60min后的脱胶率与溶液温度的关系。
图3-3 脱胶率与溶液温度的关系
1—1%肥皂和0.65%NaOH,pH=12 2—1%肥皂,pH=10.21 3—0.7%盐酸,pH=1.12
从图3-3中可知,不管在任何pH值条件下,脱胶速率都随温度的升高而加快。温度在85℃以下时,用pH值为10.21的肥皂溶液或pH值为1.12的盐酸溶液对桑蚕丝织物处理60min时,脱胶率很低;当处理温度提高到85℃以上时,脱胶率迅速提高;继续提高处理温度到95℃时,绝大部分丝胶已被去除,此时的脱胶率已达到脱胶的工艺要求。若在脱胶皂液中加入0.65%氢氧化钠使练液pH值达到12,即使在85℃时,也能够获得充分脱胶。温度升高至100℃以上时,除因练液剧烈波动冲击织物及织物间相互摩擦导致织物灰伤外,还会引起丝素泛黄变色。如果温度低于90℃,脱胶速率会显著下降,温度每降低10℃,脱胶速率将减慢1/2,温度降至70℃时,已基本没有脱胶作用。综合以上分析,同时考虑到丝素的稳定性及设备的安全性,实际生产中控制pH值为9~10.5、温度为98~100℃。在此条件下,保持练液沸而不腾,既可以通过练液的自然循环使脱胶均匀,又可防止由于织物相互之间摩擦造成擦伤、发毛等疵病,进而可避免染色时色斑的产生。
3.脱胶用剂及其浓度
脱胶用剂的性质与浓度不同,脱胶速率也不同。使用氢氧化钠溶液脱胶速率最为剧烈。若将皂液脱胶的速率设定为1.00,则磷酸钠溶液的脱胶速率为3.49,碳酸钠溶液的脱胶速率为8.73,氢氧化钠溶液的脱胶速率则为9.84。另外,在一定温度下,脱胶用剂浓度越高,脱胶速率越快。例如,在95℃温度下,使用0.1mol/L的碳酸氢钠与碳酸钠的混合溶液处理生丝,20min丝胶可以脱尽。当混合溶液浓度为0.05mol/L时,则需30min才能达到同样的脱胶率。由此可知,增加缓冲剂用量时,即使练液pH值保持不变,同样会增加丝胶的溶解速率。但用剂浓度过高,对丝素产生损伤的概率会加大。所以在脱胶时,要根据不同的脱胶方法及不同工序严格控制用剂的浓度。
4.脱胶时间
脱胶所需要的时间,本质上取决于丝胶的溶解速率。从工艺因素方面来说,取决于练液的浓度、pH值、温度等因素,除此之外,还与丝胶的含量、坯绸的厚薄、经纬密度、丝线捻度以及精练时坯绸的码折方式等因素有关。因此,脱胶时间应视具体情况而定。如组织紧密的电力纺类品种,脱胶时间较长;而轻薄的织物如洋纺类品种,脱胶时间可短些。当用剂浓度、温度、pH值等因素确定后,脱胶时间的控制往往根据所要求产品的脱胶程度(即脱胶率)来确定。
5.浴比
浴比是指单位重量织物与加工所用溶液的体积之比。在脱胶时,浴比大小直接影响脱胶的质量。浴比过小,使织物相互间靠紧,不利于练液的循环,造成练箱中各部位练液的温度及用剂浓度不均,以至于脱胶不匀、不透,形成“生块”疵病。同时紧贴的织物阻碍了已膨化的丝胶向练液中的转移,降低脱胶效率。浴比过大,织物周围与溶液中丝胶浓度梯度加大,可加速脱胶过程,但势必会造成用剂、用水及能源的浪费,增加生产成本;同时排污量加大,不利于环境保护。因此脱胶时,浴比应根据加工织物厚薄、匹长而定。一般轻薄织物(如东风纱、洋纺等)浴比为1:60;中厚织物(如电力纺、01双绉)浴比为1:(40~45);厚重织物(如02双绉、03双绉及重绉等)浴比为1:(30~35)。
6.中性盐对脱胶的影响
在脱胶液中如果存在中性盐,也会影响脱胶的质量。一方面,练液中的中性盐会加快脱胶的速率。因为蚕丝蛋白质纤维表面类似于半透膜,根据膜平衡原理,将丝纤维放在酸性或碱性溶液中,达到平衡时,纤维内[H+]或[OH-]比纤维外的低,这样便缓和了H+或OH-对丝胶及丝素的水解作用,减少了对丝素的损伤。当加入中性盐时,就会使溶液中的H+或OH-向纤维内渗透,使纤维内的H+或OH-浓度与溶液中相接近,即纤维内的H+或OH-浓度增大,从而加剧了丝胶在酸或碱液中的水解,提高了脱胶速率。另一方面,纤维内增加的H+和OH-同样会使丝素的水解加快,使丝素更容易受到破坏。所以,练液中中性盐的存在会导致脱胶时对丝素的损伤,降低纤维强力。中性盐对丝素的破坏程度与盐的种类及浓度有关。如将生丝在浓度为0.02mol/L ;NaOH溶液中处理,并加入0.2mol/L的各种中性盐,在80℃条件下作用45min,蚕丝的铜氨溶液黏度的变化如表3-4所示。
表3-2 各种中性盐对丝素铜氨溶液黏度的影响
从表3-2可知,在碱性溶液中加入各种不同的中性盐后,丝素的黏度均发生不同程度的下降,标志着丝素受到不同的损伤,黏度越小,表明纤维损伤越严重。其中特别是Ca2+和Ba2+,它们使丝素的铜氨溶液黏度下降一半以上。因此碱性脱胶时应避免使用硬水。
7.练液循环速度对脱胶的影响
在精练工作液中的助剂浓度、pH值、温度相对固定的情况下,练液的循环速度对脱胶速率的影响明显。在丝胶充分膨化状态下,丝胶在向练液中脱落扩散的过程中,水流内部的微观运动显得非常重要。水流内部的微观运动叫紊流,紊流具有扩散能力。据文献介绍,紊动水流的扩散系数是静止时水流扩散系数的200多倍。可见练液循环的速率越快,丝胶脱离织物的速率越快。
总之,为了保证脱胶质量,同时又要最大限度地减小对丝素的破坏作用,必须综合考虑织物品种、加工方式、助剂、温度、练液循环速度等诸多因素,合理地选择脱剂用剂及工艺条件。
(三)脱胶设备
桑蚕丝织物脱胶设备目前采用的有:精练槽、平幅连续精练机、星形架精练桶及高温高压精练釜。由于精练槽工艺成熟,目前仍为绝大多数厂家加工的主要设备。
1.精练槽
精练槽简称练槽,又称练桶。分为普通练桶、夹层练桶和新型夹层练桶。一般练桶为不锈钢板制成的长方形槽。槽壁平整光洁、不毛糙,焊接处光滑,所用材料为2~2.5mm的铬、镍、钛不锈钢板。练槽长的一边比宽的一边高出80~100mm,以便于练液或表面浮渣能从两端溢出。槽口有较宽的沿口,便于搁置挂杆,槽宽一般为1200mm左右。槽深视织物的门幅而定,一般在1400~1800mm,其计算方法为:织物门幅加吊襻长(100~150mm),再加织物与槽底蒸汽管间的距离(300~400mm)。长度根据所需练槽的容积和允许占地面积而定,一般为2200mm。目前常用精练槽的容积有3200L、4000L、4600L等几种。在练槽底部设有直接加热蒸汽管,蒸汽出口朝下,且分布均匀。在蒸汽加热管上面装有均匀布满孔洞的不锈钢篮板假底,以防止蒸汽喷出时引起槽内溶液的剧烈骚动。即使如此,在加热时,由于蒸汽的冲击作用,仍会使织物上浮,造成擦伤和折皱印。而且练槽上下的溶液存在温差,导致脱胶不匀。因此,对普通练槽进行了改进,即出现了夹层练槽。
夹层练槽即在普通练槽的两侧内壁加装夹层,约2mm厚的不锈钢挡板,挡板距槽壁40~50mm。分为传统夹层练槽和SM91-1新型夹层练槽。传统夹层练槽在每边夹层居中位置各装有一根喷口向上的直接蒸汽加热管,如图3-4所示。升温加热时,为提高升温速度,底层和夹层蒸汽管同时开启;当水沸保温时,关闭底层蒸汽而只用夹层蒸汽。当夹层蒸汽向上喷出时,产生的液流驱使练液沿两侧槽壁向上面流动,至练槽中部,再自上而下流向练槽的底部,从而形成由上向下、由内向外的循环液流,使练槽内温度及用剂浓度分布更趋一致,有利于脱胶均匀。
图3-4 普通练槽、夹层练槽与新型夹层练槽液流方向示意图
1—吊襻2—织物3—夹层蒸汽管4—夹层挡板5—练槽6—底层蒸汽管7—液流循环方向
SM91-1新型夹层练槽的外形与普通练槽相似,外形尺寸为2300mm×1500mm×2100mm,槽口加盖;内设夹层尺寸为2040mm×1240mm×1660mm。在夹层的底层安装有4根蒸汽管,底层蒸汽带动夹层内练液自下而上从夹层上方所开小孔溢出入槽,形成自上而下的循环液流。织物挂在方形架上,方形架由槽外安装的吊臂钩住,在槽内作一定幅度的上下移动。由于该设备加设了槽盖,具有较好的保温作用,并能产生微压,有利于加快脱胶速度;同时,槽内练液不断地循环,再辅助于吊臂的上下移动,有利于脱胶均匀。
根据精练工艺续缸化操作的要求,练槽一般呈一条龙直线式排列,如图3-5所示。一排设有7~9只练槽。在练槽的上方安装有电动吊车(俗称电葫芦),用以上下升降和左右换槽时移动织物。
图3-5 丝织物挂练一条龙示意图
1—操作台2—进水管3—蒸汽开关4—练槽5—行车轨道6—电动行车7—挂绸竿8—桶壁保温层
练槽精练作为传统的丝织物精练方式,具有结构简单,投资少,操作方便,加工时织物不受机械张力作用,能够较好地保持真丝绸的手感和风格等优点,所以目前仍为众多厂家所采用。但因属于手工操作,工人劳动强度高,产品质量不稳定,在很大程度上取决于操作工的劳动态度;织物内外层脱胶程度不易均匀一致;较厚重的丝织物采用挂练法容易产生灰伤、吊襻皱等疵病;工艺时间长,生产效率低。
2.平幅连续精练机
目前真丝绸连续精练应用较多的设备是意大利梅泽拉(MEZZERA)公司生产的VBM型平幅连续精练机。如图3-6所示。
图3-6 梅泽拉VBM型平幅连续精练机示意图
1—进布装置2—超喂装置3—预浸槽4—牵引装置5—喂入槽6—精练槽7—锯齿形导轨8—中心定位装置9—二辊轧车10—泵11—张力调节装置12—水洗槽13—出布装置
全机由进绸装置、预浸槽、成环装置、VBM型精练槽、平洗槽及落绸装置等部分组成。进绸装置包括进布架、导布辊和电动吸边器。织物从进布架进入,经吸边器扩幅并定位中心后进入预浸槽。预浸槽位于精练槽上端,底部有阀门与精练槽相通。在预浸槽内有一直径为700mm的不锈钢辊筒半浸于练液中。该辊筒依靠无级变速装置带动运转,可使织物超喂并包覆在辊筒上被练液浸润。织物经预浸槽润湿后,排除了纤维中的空气,织物变软、变重,在练液中不浮起,便于在精练槽中成环;同时经过高温练液的作用,织物发生收缩,起到预缩的效果,再经过超喂辊和进绸成环装置使织物平幅进入精练槽。
精练槽是该机的主要组成部分,长8m,宽2.1m,高1.68m,空容量为26m3。包括进布成环装置、练液加热系统(直接和间接两种方式)及循环装置、挂绸杆的传动装置、练槽出口等部分。从预浸槽出来的织物经超喂辊导入溢流槽,通过V型狭缝喷嘴,由活动导板把绸引入挂绸杆上成环。喷嘴狭缝的宽度可以调节,通常控制在比所练织物的厚度宽2~3mm为宜。溢流槽练液依靠循环泵从精练槽底部抽吸上来,练液的高度保持稳定(由主动调节装置控制),从而保持了V型狭缝喷嘴的液量(即水压)稳定,有利于织物借助于喷嘴的水压被冲入练槽,并能完全伸展不折叠,再配合挂绸杆的匀速水平运动,使织物在挂绸杆上成环。挂绸杆之间相隔距离为10mm,精练槽容绸量为400~500m。挂绸杆为一椭圆形空心不锈钢管,并由精练槽两边循环链条传动,往前缓慢移动至练槽出口。为了避免织物在与挂绸杆紧贴处产生“生块”疵病,在两边传动链条的内侧有锯齿形导轨。当挂绸杆在锯齿形导轨上运行至最高点后,挂绸杆因重力作用而突然落下,织物因受水的浮力作用下落速度较挂绸杆慢,使绸与挂绸杆的接触位置改变,也可使绸与挂绸杆之间发生瞬时的松动,便于练液渗透。精练槽的锯齿形导轨上有20多个锯齿,每经过一个锯齿,织物就改变一次接触点或松动一次,避免了与挂绸杆之间长时间的紧贴,克服了“生块”疵病。
织物在精练槽中运行时可能出现偏离中心的现象,精练后的织物需要经过中心定位装置加以纠正。之后通过两辊轧车去除织物上所带的练液,再由张力调节装置控制好织物的经向张力,最后进入水洗槽进行水洗。
平洗槽内装有直径为700mm、表面有不锈钢圆网的水洗轮,织物贴附于圆网外围运行时,使黏附在织物上的杂质被网中强制的循环水流带走,提高了水洗效果。一般有2~3只平洗槽,平洗槽之间有两辊轧车。为了尽量减少张力,平洗槽水洗轮和两辊轧车都是单独传动,并有自动调节装置和自停装置控制张力。织物最后经出布装置平幅落绸或卷装落绸。
该机的主要特点是:织物在松弛状态下,以单层悬挂在练液中,练液流动交换和热循环良好;机械化自动程度高,产品质量稳定。但是,因平幅连续精练的时间比精练槽精练短,需要脱胶在短时间内迅速完成,所以要求采用高效快速精练剂。
3.星形架精练桶
星形架精练桶主要是由星形挂绸架和圆形练桶两部分组成。如图3-7所示。
图3-7 星形架挂绸示意图
图3-8 星形架挡条结构图
1—吊钩2—平布螺旋组合件3—机架4—离合定位器5—轮辐6—针板架7—针板8—钩针9—挡条10—挡条板11—多孔管
星形挂绸架最上端为起吊用的吊钩,在挂绸架的上下部位各有6根不锈钢横梁组成的星形支架,在横梁上焊接有若干钩针,用以悬挂织物。在星形架上部设有特殊的挡条机构,如图3-8所示。该机构可以在精练过程中将织物封锁,防止织物从钩针上脱落;精练完毕后,又能通过平面螺旋机构,由挡条将织物从钩针上推落,实现织物整体脱钩。圆形练桶结构为夹层式,底层有喷口向下的直接蒸汽管,夹层环绕有喷口向上的直接蒸汽管。在练桶边部安装有电动机及杠杆机构,利用杠杆原理,可使星形架在圆桶中作缓慢往复升降运动。和精练槽的布局相同,往往也是5~9只练桶为一组,形成一条龙直线式排列。
图3-9 日式高温高压精练釜
1—密封盖2—练桶3—夹层4—挂绸架5—织物6—间接蒸汽管7—直接蒸汽管8—蒸汽、冷却水入口9—蒸汽、冷却水出口
星形架精练的特点是:脱胶均匀,可防止白雾、生块疵病,解决了较厚重织物(如斜纹类、绉类及缎类等)使用精练槽精练时易产生的吊襻印和皱印等。
4.高温高压精练釜
厚重、强捻类真丝绸品种组织紧密,在精练时练液渗透性较差,往往导致脱胶不匀、不透。而采用高温高压精练就可解决此类问题。图3-9所示为日本永砂株式会社生产的高温高压精练釜。
该设备由密封盖、圆形练桶和挂绸架三部分组成。练桶内设有夹层,夹层中环绕有直接蒸汽管和间接蒸汽管。直接蒸汽管在加热升温时开启,间接蒸汽管用于保温。挂绸架分为上、下两层。
该设备的特点是:在精练过程中,织物不运动,而是通过循环泵使练桶内的练液流动,以利于均匀脱胶;工艺时间短,仅为常温常压精练的1/4;助剂和能耗可比常温常压精练节约40%以上。
(四)精练方法及工艺
1.精练槽精练
(1)精练前准备。采用精练槽进行脱胶时,前准备包括分批、退卷、码折、钉线扣襻、穿杆打印等工序。
图3-10 退卷机示意图
1—被动辊2—主传动辊3—机架4—织物5—存绸箱
①分批。对从丝织厂来的坯绸按照品号、品种规格进行分档,以便于根据不同织物组织特性,选择不同的加工工艺。
②退卷。将丝织厂以卷状下机的坯绸进行落卷,称为退卷,同时对坯绸进行检验,检查有无织疵、破洞、油污渍等。目前国内使用的退卷机有Q601-220型,如图3-10所示。
退卷机主要结构是由一根主传动辊(直径150mm、200mm均可)和一根直径50~100mm的被动辊组成。将成卷坯绸放在存绸箱内,把坯绸的一端递进轧辊内,启动电机即可退卷。退绕下来的绸匹,有的任意堆放于箱中,有的通过摆布装置,落堆成“S”码折叠状。
③码折。将退卷后的织物按照一定规格重新折叠起来,以适应脱胶方式。码折可分为“S”码和圈码两种。如图3-11所示。
图3-11 挂练织物码折示意图
1—线圈2—襻绳3—穿绸竿4—织物
圈码在圈码机上进行,常用Q611-160型卧式圈码机,如图3-12所示。机幅1600mm,车速45m/min。它是由手轮、主轴、机架、活动码架、固定码架及活动轮等组成。圈码适宜于中厚型织物,织物呈圆筒状,码绸宽度为圆筒周长的一半。因圈码织物层与层间距很小,不利于练液浸入,易造成脱胶不匀,甚至于产生“生块”疵病。需圈码加工的织物,无须先行退卷,可将退卷与圈码同时进行。
图3-12 圈码机示意图
1—手轮2—主轴3—机架4—活动码架5—固定码架6—活动轮7—织物
“S”码在码绸架上进行手工挂绸,码绸宽度一般为1m,织物呈S形挂折。手工挂码架有木制的和铁制的两种,它是由垂直于支架的两排活动码针组成,其中一排码针可原位旋转90°,便于取下已挂好的织物。“S”码折的织物在精练时,练液易进入织物层与层之间,精练均匀,一般适用于轻薄、组织疏松的织物。但在回折处容易产生“刀口印”。由于对练白后染色、印花绸的质量要求越来越高,“S”码基本不再使用。
④钉线扣襻。将织物码折后,为了使织物能够悬挂于练槽上进行加工,需要在一侧布边上用针线将绸边串结,再用绳襻将穿线提携起来,这一工序称为钉线扣襻。
传统钉线扣襻为手工操作,钉线时,针眼一般要距布边8~10mm。要求线穿过每页绸边,结成长200~340mm的线圈,然后一分为三,每隔5~8页提出一领,称为一花,共3~4花;将这3~4花线襻扣在一根较粗的绳襻上(环长150~200mm)即为一襻。根据匹重不同,“S”码织物一般钉3~4个襻,圈码织物钉6~8个襻。钉襻的位置不能离绸匹码折边缘太近,边襻距边缘8~12cm,中襻位于中心,襻距应相等,襻高应一致。钉线扣襻时,钉线要穿在织物边道上,防止钉入绸面或漏钉,分领要均匀,否则会产生线襻印或吊襻皱印。手工钉线时间长,用工多,人工成本高,效率低,因此,手工钉线逐渐被吊钩法所取代,称为吊钩扣襻。
吊钩扣襻采用吊钩代替钉线,吊钩一般距离布边8~10mm,且不再分隔页,吊钩数量一般同钉线扣襻的襻数。穿入吊钩后,再将吊钩扣在绳襻上,并将绸页分布调整均匀。
吊钩扣襻的特点是,吊钩规格一致,长短划一,克服了手工钉线的长短不一、绸身受力不匀的问题,且省时省力、损耗少。但是,因为吊钩会在绸边上留下钩痕,不能重复用吊钩悬挂绸边,所以,对于返修产品,仍然使用钉线扣襻法。
⑤穿杆打印。将已钉好线襻的织物穿上挂竿。在织物一端约100mm处盖上不褪色油墨戳印,标明日期、挂练槽号码、班次、操作人代号等,便于质量跟踪。然后入槽,挂绸竿两端搁置在练槽两边槽沿上,使织物悬挂着全部浸在练液中。
(2)精练方法与工艺。精练槽精练常用的脱胶方法有皂—碱法、合成洗涤剂—碱法和酶—合成洗涤剂法及新型精练法四种。
①皂—碱法。皂—碱法脱胶的主练剂是肥皂,助练剂包括纯碱、硅酸钠、保险粉等。肥皂是碳原子数为14~18的高级脂肪酸的钠(或钾)盐。根据脂肪酸的不同,分为硬脂皂和软脂皂。它们是一种性能优良的脱胶剂,在水中能发生水解作用,生成游离碱和脂肪酸。游离碱逐渐与丝胶作用形成盐,或促进丝胶水解,提高丝胶的溶解度,达到脱胶目的。当水解释放出来的游离碱与丝胶作用后,部分肥皂水解的碱性逐渐消失,促进肥皂进一步水解,如此得以保持练液pH值稳定在一定范围内,减少了对丝素的损伤。同时肥皂又具有良好的润湿、乳化和净洗能力,有利于练液向纤维内的渗透,使脱胶均匀;并可除去织物上的油蜡质,乳化、分散已脱落到练液中的丝胶和杂物,防止再沾污。
纯碱作为一种强碱弱酸盐,同样能够在水中水解释放出碱,可以补充肥皂的碱性,防止肥皂发生过度的水解。另外,纯碱还具有软化硬水的作用,高温时还具有一定的去污能力。
硅酸钠又称泡花碱。与纯碱相同,硅酸钠也在水中发生水解反应产生碱,可增加练液的碱度,抑制肥皂水解。另外,硅酸钠水解产生的硅酸是不溶于水的白色胶状物,具有保护胶体的能力,防止脱落的丝胶及其水解产物等杂质重新黏附到织物上去,并能吸附铜、铁离子,防止产生锈斑,有利于提高织物的白度,从而提高精练产品质量。但过多的硅酸胶体也能吸附到织物上,影响成品手感和光泽,所以要严格控制其用量,并在练后要进行充分水洗。
保险粉作为强还原剂,在碱性溶液中,可以还原分解织物上的着色染料及天然色素,起到漂白作用。
皂—碱法脱胶的工艺流程为:
预处理→初练→复练→练后处理
a.预处理。预处理是为了使织物在进入练液之前,丝胶充分膨化,减弱丝胶对丝素的结合力,从而有利于脱胶均匀和迅速。因此,无论哪种脱胶方法,织物都需进行预处理。
预处理一般是以一定浓度的碱液进行处理。碱剂通常是纯碱,也可以采用纯碱与硅酸钠的混合碱。预处理工艺一般采用中等温度和弱碱性条件。对于加强捻类织物(如双绉、乔其等)必须采用较高浓度的碱液和较低温度相配合,使纤维在充分膨化的同时,产生退捻作用。由于丝线的加捻状况和捻向不同,会产生不同的乔、绉效应。预处理的工艺如表3-3所示。
表3-3 不同织物的预处理工艺条件(www.xing528.com)
b.初练。初练是脱胶的主要过程,经过初练,能够使大部分丝胶去除,脱胶率一般达18%以上;并能去除丝纤维上大量的其他杂质,因此该工序需要较长的处理时间和较高浓度的用剂。初练液工艺见表3-4。
表3-4 初练工艺条件
练液的配制方法为:当水升温后,加入纯碱,沸煮5~10min,捞清液面可能出现的钙、镁盐浮渣后,加入预先溶解好的肥皂溶液,继续煮沸5~10min。如果水中仍有硬度成分,就会析出泡沫渣滓状的钙镁皂,捞清液面浮渣。这时溶液应该是完全澄清的,即可使用。需要特别注意的是保险粉的加入方式,由于工业保险粉在pH值为10的溶液中高温处理,70min内将分解完毕,从而丧失漂白能力。因此,保险粉需分批加入,或在织物出桶前30min时加入,以保证织物上色素的去除。
c.复练。经过初练后的织物上尚残留部分丝胶,并可能沾带有初练液中的杂质,这些需要通过复练加以去除。复练所用精练剂与初练相同,用量可适当减少。复练工艺条件见表3-5。
表3-5 复练工艺条件
经过复练后的织物洁白柔软,并富有光泽,这一加工过程的脱胶率为2%~4%。
d.练后处理。丝织物练后处理,通常包括水洗、脱水两道工序。
水洗对精练成品影响较大,因为脱胶后的织物上黏附着脱胶液中的污液、丝胶、皂渣等,特别是吸附了一定量的肥皂,若去除不净,日久会使织物泛黄变硬,染色时还有拒染作用,所以练后水洗必须充分。水洗仍在练槽上进行,且应逐步降温,以防止织物表面的污液、污物突然遇冷凝聚而沉积在织物上难以去除。一般要水洗三道,且一般在第一道水洗时加入0.3~0.4g/L的纯碱,使游离脂肪酸转化为钠盐,从而提高水洗效果。水洗工艺条件如下:
第一道水洗为高温水浴(90~95℃),30min;
第二道水洗为中温水浴(50~60℃),30min;
第三道水洗为室温水洗,10~20min。
水洗后的织物如不进行染色,可以进行酸洗,即在室温水浴中加入0.25~0.45ml/L醋酸浸渍15~20min,以改善织物的光泽,增进丝鸣。酸洗后可不再水洗。织物水洗后随即割除线襻,再经脱水或轧水处理,以去除织物上多余的水分,减轻烘燥的负担。
丝织物脱水分为离心脱水、轧水打卷和真空吸水三种方式,要根据织物的不同组织特性,选择不同的脱水方式,以防止产生疵病。
离心脱水是将整匹织物对称地放入一个带孔的圆形转笼中,利用转笼高速旋转时产生的离心力将水脱去。脱水时,织物要均匀堆放在转笼四周,织物纬向平折,不能对折,且要放得平,装得少,脱水不能过度,以免造成甩水印。由于在脱水过程中,织物处于皱折状态,易产生皱印,所以离心脱水只适用于绉类、乔其类和轻薄类交织物(如丝/粘、丝/棉)等耐折皱的织物。
轧水打卷是在平幅轧水机上进行的。操作时两辊自然接触,织物需预先缝接好,依次无压地浸在清水池内,然后平整无皱地通过轧点后被卷在卷布轴上。桑蚕丝薄织物一般采用不加压水辊,以防止坯绸经轧水机后产生压刹印疵病。此时,轧水工艺实为打卷。较厚的织物,如纺类、斜纹类、缎类等可采用加压水辊,轧水打卷时,织物处于平整状态,可有效防止皱印,但容易产生卷边和皱条等疵病。
真空吸水是让织物平整地通过吸水机的吸水缝,依靠管内的负压将水从织物中去除的方法。轧水打卷的织物在烘干前往往先通过真空吸水。
皂—碱法脱胶的特点是:由于丝素吸附性能较强,精练后仍有约1%的肥皂洗不掉而黏附在丝素上,提高了真丝绸的柔软滑爽而富有弹性的特性,光泽也较肥亮;工艺条件简便,便于操作者掌握。但皂—碱法也存在一些弊端,主要是肥皂能和水中的钙、镁离子结合生成不溶的钙、镁皂,被纤维吸附后,影响织物手感,而且织物容易泛黄。鉴于此,现在有条件的企业都使用纯净水进行精练。
②合成洗涤剂—碱法。合成洗涤剂—碱法脱胶是以合成洗涤剂为主练剂,代替了皂—碱法中初、复练所用的肥皂。助练剂仍是纯碱、硅酸钠和保险粉。对合成洗涤剂的要求是具有良好的润湿、渗透性能和较强的乳化、分散、去污能力,以提高脱胶效果,使绸面洁净,同时应耐碱和耐高温,以防在加工过程中其表面活性作用受到破坏而失去效力,影响脱胶效果。一般采用阴离子型和非离子型表面活性剂,两性型表面活性剂很少采用,阳离子表面活性剂一般不使用。因精练工艺一般是在碱性条件下进行,此时丝纤维呈阴离子状态,阳离子表面活性剂易被吸附而黏附在织物上不易洗净,给后工序加工带来很大困难。
目前,精练中常用的合成洗涤剂有复合真丝精练剂、分散剂WA、雷米邦A、净洗剂209、净洗剂LS、渗透剂JFC等。现以11163电力纺练白绸为例对脱胶工艺作一介绍。
工艺流程:
预处理→初练→复练→练后处理
各工序具体工艺条件分别见表3-6~表3-8。
表3-6 预处理工艺条件
表3-7 初练工艺条件
表3-8 复练工艺条件
练后处理同皂—碱工序相同,包括水洗和脱水两方面内容。其水洗的工艺如下:
第一道水洗为高温水浴(95~98℃),20min;
第二道水洗为中温水浴(70℃),20min;
第三道水洗为室温水洗,10min。
合成洗涤剂—碱法脱胶的特点是:它克服了因肥皂沉淀对真丝绸手感的影响,可改善泛黄程度。但是,合成洗涤剂不具备肥皂的柔软作用,脱胶后织物手感略差。
③酶—合成洗涤剂法。酶是一种由生物体产生,并可脱离生物体而独立存在的具有特殊催化作用的蛋白质,又称生物催化剂。由于酶本身是蛋白质,它极易受外界条件的影响改变自身的空间构象和性质,因而具有不同于无机催化剂的特有的催化功能,如酶的催化效率高,催化作用具有专一性,催化条件温和等。所以某些蛋白水解酶能催化丝胶缩氨酸键的水解而脱去丝胶,但不能去除油脂、蜡质和色素。因此仅以酶处理尚不能达到精练目的,需和纯碱、肥皂或合成洗涤剂结合使用,这种脱胶方法称为酶—皂法或酶—合成洗涤剂法。以酶—合成洗涤剂法更为常用。
酶—合成洗涤剂法脱胶的工艺流程为:
预处理→酶脱胶→精练→练后处理
a.预处理。在酶练过程中,要使酶发挥其最大的活性作用,必须使精练条件控制在该酶的最佳作用温度和最适pH值范围内。与皂—碱法脱胶相比,酶脱胶时的预处理更为重要。因酶脱胶的温度比较低,在此条件下丝胶膨化不充分,且膨化均匀性差;加之酶本身为高分子结构,体积大,不易渗透到织物内部,故影响脱胶效果。因此,在酶脱胶前必须进行预处理,以使丝胶充分、均匀膨化,利于酶液的渗透和酶对丝胶的作用,从而提高脱胶效率。结合酶脱胶的条件,加之碱对丝胶有很好的膨化作用,所以预处理一般在碱性溶液中进行。以斜纹绸为例,其预处理工艺条件见表3-9。
表3-9 预处理工艺条件
b.酶脱胶。丝织物所用的蛋白酶按应用时的pH值,可分为碱性、中性和酸性蛋白酶。酶的催化能力受许多外界因素的影响,如温度、pH值及各类化合物等。
温度对酶催化反应有两种不同的影响。一方面,酶催化反应与一般化学反应一样,随温度升高而加速;另一方面,酶本身是蛋白质,其活性随温度升高而下降,有效酶的比例降低,催化作用衰减。所以,温度对酶催化反应的影响是上述两种效应共同作用的结果。如2709碱性蛋白酶的最佳作用温度在45℃左右,高于60℃时则严重失活(失活率达95%以上)。需要强调的是,酶的最佳作用温度并非是恒定不变的,它与反应时间有关,如果反应时间缩短,则最佳温度可以提高。
pH值同样影响酶的作用效力。酶本身是两性物质,只有在一定的pH值范围内才能表现出最佳的催化活性,此时的pH值称为酶作用的最适pH值。如2709碱性蛋白酶的最适pH值为9~11。
在酶练液中存在的各种化学物质也会影响酶的活性。凡是能使酶的催化活性增高,或使酶显示催化活性的物质称为酶的激活剂(或称活化剂);反之,凡能使酶的催化活性降低、抑制甚至完全丧失的物质,称为酶的抑制剂。一般碱金属和碱土金属对酶活力没有影响;非离子或阴离子表面活性剂对酶活力也没有影响;阳离子表面活性剂易使酶沉淀而失去活性。一切导致蛋白质变性的因素均对酶的催化作用有抑制性。
酶的催化效率通常用活力单位来表示,如2709碱性蛋白酶的活力单位是指在规定条件下,即温度为(40±0.1)℃、pH值为11时,1g酶粉或1mL酶液每分钟能将酪素蛋白水解生成1μg酪氨酸,即为一个活力单位。
在碱性、中性及酸性三类蛋白酶中,因为碱性蛋白酶(如2709碱性蛋白酶)的最佳作用pH值为9~11,恰好处于有利于丝胶溶解的pH值范围内,脱胶均匀且脱胶率较高,所以使用最为广泛。其脱胶工艺见表3-10。
表3-10 酶脱胶工艺条件
蛋白酶应先放在塑料桶内用温水(20~30℃)调成浆状,充分溶解后加入槽中,不能有块状物质。切不可用热水溶解,以免降低酶的活性。加入酶液前,应先将温度调整到工艺要求的数值,切忌加酶后开直接蒸汽升温。如果温度低,可适当延长作用时间。绸匹进入酶练槽后应立即进行掀、抬活动,保证绸页浸酶均匀。
c.精练。酶脱胶后织物上的丝胶已基本去除,但由于酶催化作用的专一性,存在于丝纤维上的其他杂质和色素却难以去除。因此,酶脱胶后还需用合成洗涤剂进行进一步精练。精练工艺见表3-11。
表3-11 精练工艺条件
d.练后处理。同合成洗涤剂—碱脱胶法相似,在此不再赘述。
酶—合成洗涤剂法精练的特点是:因酶练时温度低,一方面耗能少,另一方面,减少了因练液剧烈翻动冲击织物所造成的擦伤,对丝纤维的强力损伤小,泛黄程度降低,手感柔软,渗透性好,光泽好。但酶练成本高。
④新型精练法。随着化学工业的不断发展,新型精练剂不断涌现,如快速精练剂、高效精练剂等;同时,纺织技术的进步,使真丝织物新品种层出不穷。这些因素都促进了真丝织物前处理技术的不断革新,相继出现了多种新型精练法。
a.高效精练剂精练法。高效精练剂为高效能表面活性剂,它的润湿、膨化、渗透、乳化和扩散能力非常强,因此可省去预处理工序。同时,高效精练剂具有良好的缓冲性能,精练浴pH值大于常规精练工艺,精练过程中不需要补充碱剂。而且其中还含有高效能丝素保护剂,可保护丝素在较高pH值条件下精练时免受损伤。精练剂EM-900就是目前较常用的一种高效能精练剂。其精练实例如下。
精练工艺流程:
初练→复练→练后处理
织物:12103真丝双绉30匹,浴量5200L。
初练:在该工序中即加入大量的高效精练剂,由于表面活性剂的膨化、渗透及碱剂的水解等作用较为强烈,使练减率几乎达到皂—碱法的预处理和初练两个工序的效果。初练和复练的工艺条件分别见表3-12和表3-13。
表3-12 初练工艺条件
表3-13 复练工艺条件
练后处理同皂—碱法。
应用该工艺能把挂练速度提高到与平幅精练相似的水平,精练时间只用90min。并且能够使练后织物保持皂—碱法精练的手感风格,而又克服了皂—碱法易产生灰伤、白雾等疵病的缺点。
b.水泡—皂碱法精练。重磅真丝绸类产品克重均在130g/m2以上,纬线需经多股单丝并合及加捻。在精练过程时,纤维膨化速度慢,练液渗透性差,退捻不充分,使练得的成品缺乏弹性、生熟不匀、手感粗糙。为了克服这些问题,江苏省吴江丝织二厂探索开发了水泡—皂碱法精练工艺。
工艺流程:
水泡→预处理→初练→复练→练后处理
具体工艺条件如下:
水泡:一般在当天精练结束后进行,以便节省时间,温度≤50℃,时间4h以上,将织物浸在练桶清水中,浴比1:20,不需另加助剂。
预处理:纯碱0.8g/L,时间90min,温度65℃。
初练:纯碱0.8g/L,肥皂1g/L,泡花碱1.2g/L,保险粉0.3g/L,时间90min,温度98~100℃,pH值为9.5~10。
复练:纯碱0.8g/L,肥皂0.8g/L,泡花碱1g/L,保险粉0.4g/L,时间90min,温度98~100℃,pH值为9.5~10。
练后处理:水洗三次,分别在100℃、80℃、60℃下水洗10min。
该精练工艺使织物脱胶均匀,织物弹性极好,白度好。
2.平幅连续精练
(1)精练助剂。采用平幅连续精练机精练,织物完成全部过程所需的时间要比挂练槽精练短得多。要在较短时间内有较好的精练效果,这就对精练剂提出了更高的要求。近年来,国内外相继研究并陆续出现了各种快速精练剂,即复合精练剂。这些快速精练剂,除了以脱胶为主外,还要去除蚕丝所含的蜡质及其他杂质。所以在这类精练剂中含有多种成分,以增强净洗和柔软作用,促进杂质的乳化、分散和溶解,提高练液的稳定性,分散肥皂和油剂中的渣滓,防止再污染以及对重金属离子的络合作用,增加对丝素的保护作用等。如法国的海帕特克斯P-400、意大利的格罗邦BPM/50、德国的米托邦SE等,国产的快速精练剂有AR-617、SR-875、ZS-1等。这些精练剂的成分尚不完全清楚,但一般认为是由碱剂、多种表面活性剂、金属络合剂、丝素保护剂及添加剂等几部分组成。
碱剂根据需要可选用氢氧化钠、硅酸钠、硼酸钠、磷酸三钠、碳酸钠和碳酸氢钠等中的一种或两种。强碱精练速度极快,但易损伤丝素。碳酸钠和碳酸氢钠拼混使用,因缓冲作用良好,有助于提高精练效果。表面活性剂一般选用阴离子型的和非离子型的。阴离子型表面活性剂以肥皂常用,其中以软肥皂(油酸钠)为好。非离子表面活性剂常用品种有脂肪醇、聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚等。金属络合剂主要为EDTA和六偏磷酸钠、焦磷酸钠等。丝素保护剂的作用在于,在高温和高pH值精练时,可与最后一层与丝素相连的丝胶相结合,从而避免丝素受到损伤。添加剂主要是指粉状精练剂中的填料,如无水硫酸钠;有的则是还原剂,如亚硫酸钠等,可提高精练绸的白度;有的则是柔软剂,可减小丝纤维间的摩擦系数,减少灰伤疵病。
(2)工艺实例。采用平幅连续精练机精练可根据织物的厚薄不同使用不同的精练工艺。具体工艺举例如下。
①轻薄织物。平幅连续精练的时间是以车速来控制的,对于各种厚薄不同的丝织物,一般要求精练时间在40~65min。一台VBM型精练槽容量按400m计,若采用车速为10m/min,则实际精练时间为40min,这对薄织物来说,用一台VBM型精练槽即可。其工艺如表3-14所示。
表3-14 轻薄织物平幅精练工艺条件
练后水洗:第一格80℃;第二格40℃;第三格室温。
②厚织物。对于厚织物来说,因组织紧密,练液渗透速度慢,所以,为了保障脱胶均匀,需要用两台VBM型精练槽联合使用。前后槽可以选用不同的精练工艺,分别见表3-15和表3-16。
表3-15 前槽工艺
表3-16 后槽工艺
前槽及后槽练后水洗:第一格70℃;第二格40℃;第三格室温。
平幅连续精练可用于各类真丝织物的精练,练白成品比挂练成品脱胶均匀,没有灰伤、吊襻印等疵病。该机自动化程度高,节省人力,降低劳动强度。但它浴比过大(1:500),耗水、耗电、耗汽,精练成本较高。若操作不当,薄织物易飘浮,成环时会折叠或偏离中心,产生无法修复的皱印等。另外,使用快速精练剂,特别是采用强碱来调节pH值,随着槽中练液使用时间的延长,槽内丝胶越来越多,每天补加的强碱也越来越多,对织物的强力会产生一定的影响。由于上述种种原因,使平幅连续精练机的应用受到一定的限制。
3.星形架精练
(1)精练用剂。主要是肥皂、纯碱、泡花碱、保险粉、表面活性剂等。
(2)精练工艺。
生坯退卷→缝头→手工挂绸→预处理→初练→热水洗→复练→热水洗→温水洗→冷水出桶→整体脱钩→轧水打卷
工艺条件同精练槽精练。
4.高温高压精练
(1)精练用剂。主要是肥皂、硅酸钠、保险粉、高级醇及快速精练剂等。
(2)精练工艺。
前处理→高温高压精练→后处理
以加工厚型电力纺(170g/m2)为例,各工序具体工艺分别见表3-17~表3-19。
表3-17 前处理工艺条件
表3-18 高温高压精练工艺条件
表3-19 后处理工艺条件
该工艺在我国应用较少。
(五)质量评定
桑蚕丝织物脱胶后的质量标准主要有:脱胶率、白度、泛黄率、渗透性、手感及光泽等。
1.脱胶率
脱胶率又称练减率,是以绸匹脱胶后的失重(脱胶前与脱胶后的重量差)对脱胶前绸匹重量的百分率表示。其计算公式为:
织物脱胶前后的重量用绝对干重称重法获取。绝对干重称重法是将预先准备好的试样置于称量瓶内,放入烘箱中,同时将瓶盖放在称量瓶旁边,在(105±3)℃的温度下烘4~16h,如烘干时间小于14h,则需烘至恒重(指连续两次称得试样重量的差异不超过0.1%);烘干后,盖上瓶盖并迅速移入干燥器中冷却,冷却时间以试样冷却至室温为限(一般不能少于30min)。冷却后,从干燥器中取出称量瓶,在分析天平上迅速(在2min内称完,防止试样因吸湿而增重)并准确地称取试样重量(精确到0.001g)。
丝织物练白绸的脱胶率一般掌握在23%~24%。在脱胶过程中可用指示剂来检验脱胶程度。常用的指示剂为苦脂酸红,即由苦味酸和胭脂红的铵盐组成。由于胭脂红在pH值为9~10时不上染丝素,但能上染丝胶呈红色;而苦味酸在pH值为9~10时对丝素和丝胶都能上染呈柠檬黄色。因此,将pH值约为9.5的指示剂溶液滴于被测织物上,根据其呈现的色泽判断脱胶程度。如仅呈柠檬黄色,表示丝胶已经脱净;如呈橘红色或橘黄色,则表示丝胶有残留。用指示剂检查脱胶程度只是定性的检验,而且灵敏度不高。
生产中一般用计算脱胶率来进行测定。脱胶率高于工艺要求,通常称为“过练”,会导致绸匹手感粗糙,撕破强力下降。脱胶率低于工艺要求,则绸匹的手感粗硬,易产生各种折印。生产实际中不同产品的脱胶率稍有区别。一般还需进行染色或印花加工产品的脱胶率比练白绸稍低些,控制在21%~23%,剩余丝胶可起保护作用,避免在后道工序中损伤丝纤维。
2.白度
练白绸要求洁白,练白绸的白度可用白度仪来测定,所用仪器为ZBD型白度仪和WSB-IV型智能白度测定仪。它们是以纯净氧化镁的白度作为对比,与其他被测物通过光学仪器比较来读出读数的,所得读数为百分数。一般电力纺、斜纹绸织物的白度在85%左右;绉类织物,因为纬线强捻,织物呈绉效应,减少了光的反射,白度稍低,一般控制在80%以上;精练后作为染色、印花用的坯绸,对白度要求可稍低些,只要能满足染色鲜艳度或印花绸的白花、白地的要求即可。
3.泛黄率
练白绸经日光照射或长久放置后会泛黄。泛黄程度可用泛黄率来进行表示。测定仪器仍选用白度仪。用白度仪测定练白绸的白度后,即可求出泛黄率。测试泛黄率的方法有两种:一种是先测出练白绸的白度后,再将它放置一二年,测出其白度,求出泛黄率,这种测定方法时间相隔太长,生产中实用性不强。另一种方法是将同一块练白绸先测白度,然后放在日晒牢度机上用紫外线照射规定时间后,再测定其白度,求出泛黄率。计算公式如下:
对于练白绸,要求其泛黄率越低越好。精练后充分净洗,彻底去除肥皂、表面活性剂等杂质,或用双氧水漂白等,均有利于降低成品泛黄率。目前也可通过后整理来降低泛黄率。
4.渗透性
练白绸一般用作印染加工半制品,因而要求渗透性均匀、良好。一般用毛细管效应来进行测定。即取经向30cm、纬向5cm的织物,用2~3g重锤使之均匀下垂,放入定温(一般为室温)蒸馏水中,记录时间,30min液面上升的高度即为毛细管效应,检测结果应取五条试样的平均值。毛细管效应越高,绸匹的渗透性越好,对提高染色速率和印花渗透效果越有利。一般要求电力纺类织物应达8~10cm/30min;斜纹绸、双绉类织物达13~15cm/30min。毛细管效应值在10~13cm/30min以上,已基本能满足后加工的要求,但关键是要绸匹整体渗透性均匀一致。
5.手感和光泽
真丝绸的手感和光泽是练白绸的又一重要质量指标。手感是用手触摸后得到的感觉。对于手感和光泽的测定,大多数还只是凭经验,用手摸和目测的方法描述和评定。目前,科研上常用“硬挺度”和“弹性回复度”这两个物理量来评定手感。一般来说,硬挺度值越小,表明织物越柔软。而弹性回复度数值越大,则织物弹性越好。但它们与感官评定的结果未必相符。练白绸要求手感柔软、滑爽、丰满,光泽自然、明亮,摩擦后有“丝鸣”声等。所谓“丝鸣”是用手握住丝绸轻轻揉搓而发出的微弱声音,它是真丝绸特有的性能。符合这些要求者为优质品,反之,手感粗硬、疲软、没有身骨、光泽差或有极光等的为质量较差或不合格的产品。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。