全棉水刺無紡布節(jié)能生態(tài)脫脂漂白工藝

褚維發(fā)，朱守誠，丁文俊，劉國慶，徐慶林，廖雅麗，倪鑫宇

（合肥市東方美捷分子材料技術有限公司，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、鋪網(wǎng)機及牽伸機將全棉整理成網(wǎng)后，經(jīng)過水刺機利用加壓后形成的大密度針狀水柱促成纖維素纖維纏結成布。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，大量節(jié)約了能耗，減少了人工和設備的使用，低碳環(huán)保，節(jié)能減排，降低30%左右的成本，成布技術居世界先進水平。纖維素纖維的非織造布工藝符合國家十二五規(guī)劃提出的“低碳環(huán)保、節(jié)能減排、推廣綠色消費模式的綠色發(fā)展”、中共十八大報告提出的“生態(tài)文明建設”以及《建設紡織強國綱要（2011—2020）》提出的“低碳、綠色和循環(huán)經(jīng)濟的可持續(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，主要應用于醫(yī)療衛(wèi)生用品、家庭衛(wèi)生用品、個人護理用品、合成革基布、涂層基布、家用裝飾及服裝輔料等。我國是纖維素纖維消費大國，但木槳和人造纖維受到環(huán)保制約和國家產(chǎn)業(yè)政策的限制，隨著無紡布原材料的變化和技術的進步，以棉纖維為原料的非織造布應運而生，以年增長60%的速度發(fā)展，而且國內(nèi)醫(yī)療衛(wèi)生領域的非織造布需求量在不斷上升［2］。近年來，中國非織造布不斷加快產(chǎn)品研發(fā)，發(fā)力技術創(chuàng)新，取得了飛速發(fā)展，技術達到國際先進水平，有些甚至達到了國際領先水平，原料更注重功能性、環(huán)保性，但在全棉無紡布領域涉及脫脂漂白工藝方面相對落后。脫脂漂白傳統(tǒng)工藝需要應用精練劑、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、組合不科學等問題，同時生產(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)濟的全球化，互聯(lián)網(wǎng)以及智能制造技術的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)外印染新工藝、新技術取得了前所未有的進步［4］。東方美捷分子材料技術有限公司利用創(chuàng)新優(yōu)勢，結合國內(nèi)外先進的材料與技術，將印染行業(yè)的新工藝、新技術廣泛應用于全棉水刺無紡布行業(yè)中。本研究介紹了一浴法生產(chǎn)工藝，將全棉水刺無紡布的脫脂漂白原料簡化為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)品已通過國際生態(tài)認證機構的檢測認證，獲得ECO-PASSPORT by OEKO-TEX?的授權，發(fā)明專利申請?zhí)枮?01910087453.5。

1 實驗

1.1 材料與儀器

5 g/m2雙面平紋全棉水刺無紡布坯布，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有限公司）；WTD20002 電子天平（杭州萬特衡器有限公司），BLD0012 高溫高壓染色小樣機（南通寶來紡織設備有限公司），JC101 型電熱鼓風干燥箱（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 型毛細管效應測定儀（溫州市大榮紡織儀器有限公司），SANS 多功能強力測試儀［美特斯（中國）有限公司］。

1.2 脫脂漂白工藝

傳統(tǒng)工藝：預洗（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 測試

白度：按照GB/T 8424.2—2001《紡織品 色牢度試驗相對白度的儀器評定方法》使用白度儀測試。將脫脂漂白后的全棉水刺無紡布折疊16 層，在不同位置檢測4個點，取平均值。

吸濕性能：按FZ/T 01071—1999《紡織品毛細效應試驗方法》測試并稍作調(diào)整。將脫脂漂白后的全棉水刺無紡布剪成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，在常溫下測定3 min內(nèi)液體沿布條上升的高度，測4次，取平均值。

斷裂強力和斷裂伸長率：將脫脂漂白后的無紡布剪成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：斷裂強力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》測試，測5條，取平均值。

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

2 結果與討論

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，無紡布的白度和吸濕性逐漸上升然后趨于穩(wěn)定，斷裂強力變化不大，練減率呈遞增趨勢，說明KA 生態(tài)前處理劑能夠有效去除無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，還會給后續(xù)的污水處理帶來很大負擔，增加污水處理成本。綜合考慮各項指標，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，無紡布的白度和吸濕性逐漸提高，斷裂強力下降，練減率呈遞增趨勢，說明燒堿用量增大，無紡布上的棉籽殼、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，導致纖維受損，斷裂強力下降。綜合考慮各項指標，燒堿用量選擇3 g/L。

表2 燒堿用量對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，無紡布的白度和吸濕性逐漸提高，斷裂強力下降，練減率呈遞增趨勢，因為雙氧水用量增大，氧化能力增強，無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，強氧化性導致纖維受損，斷裂強力下降。綜合考慮各項指標，雙氧水用量選擇10 g/L。

表3 雙氧水用量對脫脂漂白效果的影響

2.1.4 處理時間

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

表4 處理時間對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，無紡布的白度和吸濕性逐漸提高，斷裂強力下降，練減率呈遞增趨勢，因為處理溫度越高，雙氧水分解越快、越充分，無紡布上的色素等雜質(zhì)去除得更加充分，但溫度超過100 ℃后，無紡布布面手感偏硬、偏澀，斷裂強力隨之下降。綜合考慮各項指標以及節(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，勞動強度明顯降低。因為KA 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)能新工藝的一個顯著亮點，使用KA 生態(tài)前處理劑處理的紡織品不會對人體造成危害，對環(huán)境造成影響，能夠充分滿足醫(yī)療、衛(wèi)生、護理等領域的需求。

表6 生態(tài)節(jié)能工藝與傳統(tǒng)工藝材料用量對比

2.2.2 工藝流程

以某廠實際生產(chǎn)35 g/m2雙面平紋全棉水刺無紡布1 800 kg/缸為例，傳統(tǒng)工藝采用兩步法，總耗時達6～7 h；而生態(tài)節(jié)能工藝采用一步法，總耗時僅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，符合國家十二五規(guī)劃的要求，順應國家提倡的生產(chǎn)領域節(jié)能降耗的創(chuàng)新形勢。

2.2.3 應用效果

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

表7 生態(tài)節(jié)能工藝與傳統(tǒng)工藝應用效果對比

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，符合國家提倡的節(jié)能減排要求，具有顯著的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

表8 生態(tài)節(jié)能工藝與傳統(tǒng)工藝用水量對比

3 結論

（1）全棉水刺無紡布生態(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紡布白度、吸濕性相對最佳，練減率相對最低，各項物理指標均能達到產(chǎn)品質(zhì)量要求。

（2）采用KA 生態(tài)前處理劑對全棉水刺無紡布進行脫脂漂白提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度，減少了用水量，降低了污水處理成本，同時提高了脫脂漂白的質(zhì)量。