常压低温等离子体处理纯棉织物的中试研究

常压低温等离子体处理纯棉织物的中试研究

0介质阻隔前处理经过加工的阴离子加工是一种干燥的加工，具有短期保持、清洁、环保的特点。本院所使用的常压低温等离子体设备是与中科院合作研制的。该设备的基本特征是:以介质阻挡方式实现大面积均匀放电,可混入不同气体,气体流量可以控制,放电强度也可根据工艺要求调节。此设备为平幅连续式,门幅达到2m,车速可达50m/min。在用其对纯棉织物进行前处理时,通过放电,等离子体中高能粒子对织物表面发生刻蚀作用和化学改性,使棉纤维上浆料和蜡质的连续覆盖状态被氧化和破坏。浆料的分子链被切断,杂质的可溶性提高,易于被去除。所以,应用等离子体技术可优化传统的退煮工序,达到节能减排、清洁生产的目的。1测试1.1低温等离子体设备织物14.8tex×14.8tex378根/10cm×378根/10cm78g/m2纯棉府绸PVA浆坯布(绍兴海神印染有限公司)常压低温等离子体设备(中样机,自行研制);烧毛机LMH003(江阴市江南纺印机械有限公司);煮漂联合机LH-022(江苏红旗印染机械有限公司);丝光机LM082-340(黄石纺织机械厂);DatacolorSpectraflashSF600X测色光谱仪(美国Datacolor公司);LCK-800型纺织品毛细效应测定仪(山东纺织研究院测控设备开发中心);YG026断裂强力仪(江苏南通三思机电科技有限公司)。1.3测试方法1.3.1工艺条件及一元树叶片的制备(1)工艺流程工艺一原布→等离子体处理→烧毛→半煮练→漂白工艺二原布→等离子体处理→烧毛→煮练→漂白工艺三原布→等离子体处理→烧毛→直接漂白工艺四原布→烧毛→退浆→煮练→漂白(传统工艺)(2)工艺条件及处方烧毛车速100m/min,一正一反等离子体处理氩气10L/min,氧气0.6L/min,车速50m/min退浆烧碱10g/L,渗透剂5g/L,汽蒸102℃×40min煮练NaOH30g/L,精练剂YH-10004g/L,螯合剂FK-4253g/L,汽蒸102℃×60min半煮练即把煮练的助剂用量和汽蒸时间适当减少(NaOH20g/L,汽蒸时间40min)漂白H2O23.5g/L(100%双氧水),精练剂YH-10002g/L,稳定剂FK-6015g/L,螯合分散剂710-100%2g/L,汽蒸102℃×45min1.3.2断裂强力测试毛效按FZ/T01071—1999《纺织品毛细效应试验方法》测定。断裂强力按GB/T3923.1—1997《纺织品织物拉伸性能第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》测定。白度用DatacolorSpectraflashSF600X测色光谱仪测定。2结果与讨论2.1采用低温常压等离子体处理棉织物试验工艺流程均在煮练后取样,工艺三在直接漂白后取样,检测样品的毛细效应。不同工艺的毛效比较见表1。由表1可见,工艺一、二、四的毛效和白度差不多,即织物经工艺一、二处理后,已完全达到纺织品后道工序的要求,且省略了退浆工序。这是因为织物上的PVA浆料经氩气和氧气低温常压等离子体处理后,聚乙烯醇分子链不同程度地断裂;棉纤维上蜡质连续覆盖状态被破坏,形成含—OH、—COOH等水溶性基团的物质,织物润湿性提高。利用等离子体以上特性可改进传统工艺,即织物先经等离子体处理和烧毛后,直接进入煮练,以替代传统的退浆工序。工艺三的毛效和白度较差,达不到质量要求,说明等离子体处理纯棉织物还不能完全替代退浆及煮练。而织物经等离子体处理和烧毛后进行半煮练,则可以达到要求,即工艺一比较理想。应用低温常压等离子体处理工艺,棉纤维的损伤比工厂传统工艺要小。这是因为棉纤维经氩/氧低温常压等离子体的高能粒子撞击后,尽管棉纤维上个别部位连接的β-D-葡萄糖剩基上的1,4-甙键被击断,但平均聚合度(DP)下降很小,而且低温常压等离子体处理仅在纤维表面10μm深度内发生作用,加之纤维表面有浆料和其它杂质,所以对纤维损伤不大。表1表明,工艺一、二和三的经纬向强力都大于工艺四。2.2节约蒸汽、节省水、每米布的节省通过大量试验,确定工艺一为最佳工艺,它与工厂常规工艺的具体参数比较见表2。与常规工艺相比,等离子体处理工艺成本较低,如下所示:(1)节省碱剂用量按28%浓度的液碱价格0.75元/kg,带液率为90%计,每万米布节省碱的成本为:78g/m2×1.6(幅宽)×10-3×10000×(10+30-20)÷28%×90%×0.75×10-3=60元(2)节省蒸汽消耗量每万米布常规工艺用汽量,退浆4t,煮练6t;而等离子体处理最佳工艺用汽量为4t。每吨汽按150元计,则每万米布节省蒸汽900元。(3)节省水用量并减少排放每万米布等离子体处理节省退浆用水23t。按每吨水(含污水处理费用)3元计,则每万米布节省69元。(4)增加的等离子体处理加工成本等离子体设备用负荷为80kW,退浆机用电负荷为30kW,每万米增加的耗电费用为:(80-30)kWh×0.75元/kWh÷(60m/min×60min)×10000m=104元用等离子体处理工艺,每万米节约加工成本为:(60+900+69)-104=925(元)此外,应用等离子体技术,能减少碱用量,降低污水COD值,具有明显的环境效益。3最终产品工艺(1)纯棉织物应用等离子体处理工艺,对工厂的传统前处理方法进行改进,完全能达到实际