微納米氣泡技術對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)學院，山東淄博 255300；2.淄博市生物基紡織新材料重點實驗室，山東淄博 255300）

當前，全球疫情尚未根本緩解，各相關產(chǎn)業(yè)恢復基礎尚不牢固。行業(yè)綜合成本增加、環(huán)保任務艱巨、市場競爭加劇等困難和問題導致印染行業(yè)保持平穩(wěn)運行面臨諸多考驗［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，均需要對織物進行水洗后處理，以提高印花織物的色牢度等［2］。在實際生產(chǎn)中，印花后水洗存在助劑用量大、耗水多、耗時長，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，微納米氣泡技術發(fā)展較快。因為微納米氣泡在水中具有比表面積大、存在時間長、炸裂釋放高能、運行成本低等特點，在水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)林灌溉、廢水處理等領域有不同的應用［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用效果［6］。本實驗著重對微納米氣泡技術在棉織物印花水洗中的應用效果進行研究，分析對印花沾色（搭色）、色牢度等印花水洗效果的影響。

1 實驗

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)境科技責任有限公司），Color i7 電腦測色儀［德塔顏色科技（蘇州）有限公司］，紫外-可見分光光度計，耐洗色牢度測試儀，多功能摩擦牢度儀，標準光源箱，標準灰卡，JY2004 電子分析天平，GHG-9053A 型電熱恒溫鼓風干燥箱，40 L 多用控溫熱水桶等。

1.2 織物預處理

準備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，影響實驗結果。

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行印花后防沾污水洗，做對比實驗。

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 ℃、時間5～20 min工藝條件下進行1 次印花水洗處理，然后用常溫（20 ℃）清水沖洗2 次，脫水烘干，測定分析不同防沾污皂洗劑用量、不同溫度、不同時間條件下微納米氣泡對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）→以自循環(huán)方式生成微納米氣泡水（調節(jié)流量轉子，壓力表讀數(shù)0.4 MPa，觀察水質為乳白色）。

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)定時間（或普通水防沾污水洗至規(guī)定時間）→清水洗2次→脫水烘干。

1.4 測試

失重率：表征印花水洗前后印花漿料等的去除情況，按照下列公式進行計算：

耐皂洗色牢度：參照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》進行測定。

耐摩擦色牢度：參照GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》進行測定。

2 結果與討論

2.1 微納米氣泡對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，布面上有未反應的染料、糊料、助劑等固體物質，導致織物手感偏硬、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，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能，小粒徑的微納米氣泡因為具有極大的比表面積，對染料分子能產(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］可以對部分未反應的染料、糊料等進行降解，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，色牢度相對越好。原因可能是水洗溫度較低，皂洗劑用量較少，達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，未反應的染料從織物上去除的速率過快，導致染料在局部瞬間濃度增大，織物會再次吸附未反應的染料，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 溫度和時間的影響

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

表3 不同時間和溫度下微納米氣泡輔助水洗效果

3 結論

（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間、降低水洗溫度，同時其長時間存在于廢水中，可以進一步協(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 ℃，時間5 min。