印染前處理技術小盤點

　　編者按：印染目前承受著巨大的環保壓力，但是并不是所有的環保問題都是在印染環節產生的。染整產品質量問題有70%是前處理不佳造成的，有許多產品質量上的問題或是環保問題，往往是出現在印染加工之前或產品中，如“三絲”（即異纖維）的混入，棉籽殼問題，PVA漿的問題，堿減量問題。最終問題暴露在印染加工和產品中，而問題的源頭不是都產生在印染。因此本期圍繞印染前處理技術進行一次盤點。

　　■本期話題

　　■前處理之上游

　　印染前處理四大環保壓力來自上游

　　紡織印染業和紡織印染技術與產品水平的提高是一個系統工程，上下左右是相互關聯的，前處理是否還能往前處理，例如棉紡織業技術改道中的“三無一精”(即無卷加工、無接頭紗和無梭織布)的比重加大及精梳紗比重增加為我們印染產品品種、規格、質量的提高打下了良好的基礎，也體現了上游產品服務于下游產品的意識大大提高。正因如此，有許多產品質量上的問題或是環保問題，往往是出現在印染加工或產品中，但又不全是印染加工中造成的，例如：

　　“三絲”(即異纖維)的混入，這是原料或紡廠中造成的，可是對印染產品的最終質量造成很大的影響，或是要增加很麻煩的剔除工作量，延長了加工時間并增加了成本，還影響了質量。

　　棉籽殼問題，軋花廠和紡廠應多動動腦筋，它把棉籽殼軋碎了，混在棉花里，到了紡紗廠夾死在紗里面，到了織廠編得更緊，然后再讓印染前處理加工中去除，這是否有點給印染出難題，它的去除目前還離不開重堿重煮，這些工序給環保增加了不少的壓力。

　　PVA漿的問題，這是織布廠的需要，為了減少紗的斷頭，這種漿料相對便宜，漿紗質量好，耐磨，尤其為了適應目前的高速織機，上漿率越來越高，有如賣壞布的同時在賣漿糊，但漿料對印染加工有百害而無一利，退漿是印染前處理的最基礎的一步，關系到前處理的最終效果。PVA漿不易降解，并且實際操作中出現的退漿難，回收難、回收物處理難，造成了退漿殘液極高的COD，大大影響印染產品的質量和加工成本，給印染加工出了個大難題。大家比較看好的酶退漿等及煮煉，PVA漿的問題也比較復雜，但影響又較大，有關單位正在共同商量是否將該工藝列入“雙高”之列。

　　堿減量問題，在化纖仿真產品中的一個常用工藝，而且減量率多比較高，“堿剝皮”下來的殘液COD極高，還不易降解，特別在浙江等地還有相當數量的企業采用這種辦法。由于我國生產的大部是常規滌綸，以往生產細旦，超細旦纖維的工藝技術跟不上，異型纖維的生產能力跟不上，而且成本高，因此，只能用上述明顯不合理的堿減量工藝，也即用強、濃堿把常規較粗的滌綸纖維“變細”(俗稱“堿剝皮”)以此改善常規滌綸的染色性和服用性能(如手感和懸垂性等)，有利于使化纖仿真印染產品的堿減量工藝被逐步取代，僅作輕微的減量或不減量，以此減輕環保壓力，有關單位正在研究擬將堿減量工藝列入“重污染”之列。

　　以上簡單例舉了四條由于印染前處理之上游原料或加工工藝技術中附帶給印染前處理的環保和產品質量的嚴重壓力，所以，要提高印染加工中的節能減排效果，必須是從上到下，以至橫向的一個系統工程，最終問題暴露在印染加工和產品中，而問題的源頭不是都產生在印染，這里所說的印染前處理是否還能往前處理，是對其之前的上游環節而言的。

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　　■前處理之漂白

　　如何提高純棉前處理漂白的白度

　　白度不佳包括白度不純正、不均勻、局部出現黃斑等，最關鍵的是工藝制定及助劑選用問題。

　　白度不佳包括白度不純正、不均勻、局部出現黃斑等，潤濕性不達標包括毛效達不到8～10cm／30min，毛效不均勻，瞬時毛效差等，這與棉織物坯布的質量有關，如低級棉含量多，紗支較粗，克重較大的面料往往白度與毛效不易做好，當然最關鍵的是工藝制定及助劑選用問題。包括以下幾點：

　　對漂白白度的影響因素

　　H2O2及NaOH量必須充足

　　H2O2和片堿的量是影響白度的最關鍵因素，H2O2在前處理后不僅起到漂白色素的作用，而且具有去雜作用(特別是去棉籽殼)；片堿提供H2O2漂白所需的堿度(pH)，雖然書本理論上都把漂白最佳pH值控制在10.5，其實在實際生產和應用中，10.5的pH值得到的白度很差，實際片堿用量要遠高于10.5的pH值。

　　氧漂穩定劑

　　含硅的穩定劑的確能夠提高漂白的白度，對于非硅類氧漂穩定劑，在織物漂白過程中，對白度的提升到底能夠起到什么樣的作用，起到多大的作用，似乎沒有人搞得清楚。大部分實驗的結果是加不加穩定劑白度都一樣。但是使用氧漂穩定劑對金屬離子的螯合是有用的，至少可以幫助減少漂白損傷。

　　漂白的活化劑

　　很多的學者不斷的追求低溫下的漂白，不斷地尋找低溫甚至低堿條件下雙氧水的活化劑，殊不知溫度和片堿就是最有效和最廉價的雙氧水活化劑。最終的低溫漂白結果是：在相同雙氧水用量的條件下，白度與高溫工藝差得很遠；在相同用量的精練劑條件下，毛效也差得很多。最終不得不猛加雙氧水和精練劑提高低溫漂白的白度和毛效，也就是節約了蒸汽能源，浪費了助劑，同時對后續染色留下隱患。

　　　　對織物毛效的影響因素

　　氫氧化鈉的用量

　　片堿的用量多，會有效地提高毛效，但是也要考慮污水的處理以及織物的強力損失，尤其是做氧漂一浴，更是要嚴格控制片堿的用量。總之，前處理若想獲得良好的毛效，必須要有足夠的堿用量，一個例子就是目前一些所謂的精練酶或者粉狀精練劑，提供堿劑的成分主要是五水偏硅酸鈉和純堿，使用過程中就出現了堿性不夠，往往染廠會在使用過程中還會補充些片堿，或者是助劑商在生產粉狀精練劑時拼混一些珠堿。

　　表面活性劑的選擇

　　隨著時間的發展和設備的改進，織物的前處理工藝和流程已經有了很大的變化，整個前處理工藝有流程變短、耗水量減少等發展趨勢。很多的前處理精練劑的配方已經不再適合現在的精練工藝。比如在梭織物的前處理如何提高化學漿料的退漿率；針織物的前處理如何提高小浴比工作液的除油與毛效。另一方面，一些新的表面活性劑種類也不斷地應用到前處理之中，如比常規AEO效果更好的異構十三碳的脂肪醇醚（ISO-AEO），具有極佳的分散乳化性能的脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）及其磺酸鹽（FMES）等，都已在織物前處理過程中獲得廣泛的應用，尤其是FMES，憑借其耐堿和分散凈洗性能，在梭織物的前處理中可以得到極高的退漿率。

　　充分的水洗

　　織物練漂后洗滌非常重要，要清洗干凈去除下來的雜質，保證白度和毛效。尤其是對漿料的去除，練漂后的熱水水洗尤為重要?！?/p>

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　　■前處理之生物酶

　　新型生物酶綜合前處理技術

　　利用綜合酶體系使面料上的木質素、淀粉漿料、棉蠟及棉籽殼降解和乳化，木質素酶與纖維素酶配合使用，有助于去除棉籽殼及纖維細胞壁的木質素。

　　整個工藝生產過程無毒害物質產生，工藝過程可連續操作，工藝簡單、流程短。經此工藝處理后的面料棉籽殼去除較好，布身柔軟性好，強力保留好。

　　采用以新型綜合生物酶體系：木質素酶、淀粉酶、纖維素酶，復合果膠酶組成，用兩種復合酶體系替代傳統前處理加工中的退漿、煮練工序。利用綜合酶體系使面料上的木質素、淀粉漿料、棉蠟及棉籽殼降解和乳化，木質素酶與纖維素酶配合使用，有助于去除棉籽殼及纖維細胞壁的木質素，復合果膠酶進入初生胞壁層使果膠質降解，使得通向纖維囊腔的通道打開，纖維素酶去除紗束表面的短纖，有效解決了棉籽殼在生物酶處理中難以去除的難題，既降低了燒堿、化學藥劑、蒸汽、電力、水量以及污水排放的COD含量，又使得生產工序變得簡單可控，對多纖維復合面料的加工變得簡單易行，提升了產品的品質和質量。整個工藝生產過程無毒害物質產生，工藝過程可連續操作，工藝簡單、流程短。經此工藝處理后的面料棉籽殼去除較好，布身柔軟性好，強力保留好。

　　新型復合酶體系的酶種組成

　　木質素酶

　　木質素酶是一種含銅的氧化還原酶，屬于氧化酶的藍銅家族。木質素是纖維素和半纖維素之間的連接者，它們之間存在著牢固的共價鍵。由于木質素是復雜的體系，是水不溶的，不能為酶接近，必需使用中介分子增強木質素酶與底物結合的比例，以利于后續漂白使棉籽殼進一步的降解。pH值在4.0~5.5范圍為該酶種的最大活力范圍，最佳PU為4.5。溫度在20~45℃范圍都有較好的活力，最佳活力范圍為35~40℃。

　　淀粉酶

　　淀粉酶屬于水解酶的一種，是淀粉水解的生物催化劑，能夠快速的將淀粉降解成糊精，影響α-淀粉酶的主要因素：pH值、溫度和金屬離子。一般α-淀粉酶在pH值為5.5~8.0時活性較穩定，pH值小于酶易失去活性。目前所用的淀粉酶主要有耐中溫（60~70℃）和耐高溫（90~95℃），而本工藝使用淀粉酶的溫度活力范圍為30~80℃，最佳溫度條件為40~45℃，pH值范圍為5.0~7.5。有利于在堆置條下發揮作用。

　　復合果膠酶

　　傳統堿性果膠酶的主要組分是果膠裂解酶、多聚半乳糖醛酸酶、果膠酸鹽裂解酶以及果膠酯酶。果膠貢是高聚合度的半乳糖醛酸。果膠裂解酶、多聚半乳糖醛酸酶、果膠酸鹽裂解酶直接作用于果膠聚合物長鏈上的甙鍵，而果膠酯酶使酯類發生水解產生更多供果膠裂解酶和多聚半乳糖醛酸酶作用的位置。

　　采用復合堿性果膠酶(堿性果膠酶、中性纖維素酶)對棉織物進行處理時，使得果膠酶能夠突破纖維表面的蠟質層、角質層和主要分布在纖維表皮層、初生胞壁的果膠質能夠更好的結合，結合的程度直接影響酶處理的效果。該復合酶種的pH值范圍是6.0~10.0，溫度作用范圍40-600℃，最佳pH值是7.0~9.0，最佳作用溫度55℃。

　　纖維素酶

　　纖維素是β-d-葡萄糖?；?，4甙鍵連結而成的大分子，主要是由內切葡聚糖酶（EC）破壞纖維素長鏈中間的結合鍵（β-1，4糖苷鍵），產生非還原性末端后，外切葡聚糖纖維二糖水解酶（CBH）結合上去，破壞纖維素長鏈尾端的結合鍵，將纖維素從結晶型態轉變為無定型態，產生纖維二糖。

　　β-葡萄糖苷酶將纖維二糖轉變為葡萄糖，一般分為中性纖維素酶和酸性纖維素酶，酸性纖維素酶：除毛、起花速度快，但強力保持差，操作要求高，需調節pH值4.5~5.5。中性纖維素酶：除毛、起花速度慢，操作簡單，強力保持好，相對比較安全。

　　酸性纖維素酶，其pH值范圍是4.5~5.5，最佳工作pH值4.5~5.0，活力溫度范圍是40~68℃，最佳工作溫度條件50~60℃傳統上主要用于生物拋光，去除紗線的短纖毛上，主要破壞纖維的表皮層(角質層)，增大表皮層的縫隙，有利于后續的果膠酶進人和更好的與初生胞壁層的果膠質結合，同時對棉籽殼的纖維素進行分解，有利于木質素酶滲入，但用量要嚴格控制，否則會造成強力損傷。同時纖維素酶的加入使織物整理后的手更加豐滿和柔滑，表面更加光潔。

　　中性纖維素酶，其pH值范圍是5.5~7.0，最佳工作pH值6.0~6.5，最佳工作溫度條件50~600℃，在第二酶組分中使用，有助于與果膠酶產生協同作用。

　　不同酶體系的組合運用

　　針對上述的酶種的特性和處理的底物特性進行合理的組合成兩種酶體系。退漿、煮練一步法需要處理的底物分別是棉籽殼、漿料（淀粉漿、CMC）、果膠質，漿料中的蠟質。一般薄型織物（40S以下的）紗線的配棉較好，棉籽殼較少，可直接選用復合果膠酶、淀粉酶與乳化劑進行處理，較厚重織物棉雜和漿料較多，可先用木質素酶和酸性纖維素酶進行處理，降解棉籽殼中的木質素使之變得疏松，纖維素酶去除纖維表面的短纖和使得纖維表皮層產生裂縫，然后再使用復合果膠酶和淀粉酶進行處理。

　　根據酶種的pH值和溫度的活力特性，將酸性的木質素酶與淀粉酶和纖維素酶進行組合，pH值控制在4.5~5.0，溫度條件控制在40~45℃，作為第一酶組分，將復合果膠酶、淀粉酶作為第二酶組分，pH值控制在7~8，溫度條件控制在55~60℃，根據不同的布種情況，分別選用單組分或雙組分配合使用。

　　不同酶種針對各自對應的底物作用

　　漿料特性及作為底物與酶結合的特性

　　目前梭織物的上漿工藝中的上漿配方多為淀粉、純合成漿料PVA(聚乙烯醇)(或聚乙烯乙酸酯、丙烯酸聚酯、CMC(酸甲基纖維素)混合漿料淀粉)等混合物，也有根據紗線和織造的特點單獨使用，以及蠟質、防腐劑、滲透劑等，在酶發揮作用之前必須使板結的漿料有一個充分膨化、糊化的過程，必要的浸泡時間、溫度條件是保證，較高的帶液率保證淀粉酶能夠更多的和淀粉結合，不能被分解的PVA等在后續的漂白水洗中得以去除，達到較好的除漿效果。

　　一般經此工藝處理的面料，退漿效果：薄布：PVA去除7~8級，(主要上PVA，50S以下的)；中等布：PVA去除6級左右，淀粉去除6級左右；厚布(粗支)：PVA去除>6級左右，淀粉去除5~6級。可以達到不低于正常退漿效果的前處理面料。

　　棉籽殼的特性及作為底物與酶結合的特性

　　棉籽殼的主要組成部分為蠟質層、角質層、纖維素、果膠質和木質素，棉籽殼具有一定的疏水性，一般正常的浸軋方式很難使得酶和底物得到最大量的結合，布匹經熱水浸泡后，棉籽殼會吸水膨化，大多數會由交纏在紗束的內部轉移到紗束的表面，傳統的軋壓方式會使棉籽殼與酶液接觸的機會大為降低，極大地影響了木質素酶對棉籽殼內木質素的降解，使用非離子高效乳化劑破壞表層的蠟質增加其親水性，使用淀粉酶對經紗上的淀粉漿進行降解，在少量的纖維素酶的作用下對棉籽殼中的纖維素進行降解，使得木質素酶與棉籽中的木質素的結合的能力增強，同時保持合理的帶液率有利于酶與作用底物的最大可能的接觸，同時也有助于棉籽殼的進一步的膨化，有利于整個復合酶體系的作用。

　　棉纖維的蠟質、果膠質、木質素

　　作為底物與酶結合的特性

　　果膠質是以聚半乳糖醛酸主鏈，通常以鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖和木糖以及其他糖類為支鏈，果膠質雖然具有大量的親水性的羥基和羧基，但在棉纖維上的果膠物質卻是部分以Ca、Mg鹽和甲脂的形式存在，因此它的親水性比纖維素要低，而且它在纖維中可能部分地與纖維素大分子以酯鍵結合在一起，所以不去除果膠物質對纖維的色澤和潤濕性會有一定的影響，不利于以后的染色、印花等。果膠質的存在對染色牢度也有不良的影響。非離子高效乳化劑對纖維表層、漿料中的蠟質進行乳化，增強了纖維表面的可及性，使得酶分子和對應的底物結合的幾率變大。

　　染整產品前處理常見質量問題與助劑的選用要求

　　染整質量與坯布有關，與設備情況及操作有關，與工藝技術及執行有關，與染料有關，與助劑也有關，本文重點討論助劑的影響。

　　前處理(練漂)的質量不僅僅關系到漂白產品成品質量，而且作為半制品，還會直接影響到染色、印花、后整理等質量。有專家說，染整產品質量問題有70%是前處理不佳造成的，有其一定的道理。染整質量與坯布有關，與設備情況及操作有關，與工藝技術及執行有關，與染料有關，與助劑也有關，本文重點討論助劑的影響。

　　白度不佳包括白度不純正、不均勻及毛效達不到8～10cm／30min以上，這與針織物坯布的質量有關，如低級棉含量多，往往白度與毛效不易做好，當然最關鍵的是工藝制定及助劑選用問題。在工藝制定中：

　　H2O2及NaOH量必須充足

　　H2O2：在前處理后不僅起到漂白色素的作用，而且具有去雜作用(包括去棉籽殼)，H2O2用量不足(包括分解太快)，白度不可能保證，NaOH不僅提供H2O2漂白所需的堿度(pH)，而且與精練劑配合，起到最大的去雜作用，NaOH量不足，去雜就差，毛效首先不能達到要求，當然白度也不能達到要求，所以H2O2及NaOH的量可以說是保證白度和毛效的首要因素。

　　選用優質精練劑

　　精練劑的凈洗、乳化、分散、滲透等綜合效果必須優秀，以保證將雜質去除凈，保證白度和毛效，但市場上精練劑質量參差不齊，必須選擇綜合效果優秀的產品，而不單單只測滲透力和含固量，滲透力只是考慮的一個方面。

　　氧漂穩定劑及螯合分散劑

　　這兩種助劑主要是為改善水質，吸附和絡合水中的Fe3＋等金屬離子，防止金屬離子催化對H2O2產生快速無效的分解，如果H2O2快速無效分解，其白度、毛效就達不到要求，同時會造成織物脆損甚至破洞，故要達到白度和毛效，氧漂穩定劑要選擇優秀的品種，在選擇中要重點考慮H2O2的分解率。螯合分散劑的加入不僅螯合鐵質等，而且能螯合分散水中的各種雜質，使這些雜質不再重新沾污織物而造成白度發暗發灰等現象，故螯合分散劑不僅要考慮其對金屬離子的螯合力而且還要考慮其分散力。

　　工藝條件

　　讓助劑與雜質反應是需要一定的時間和溫度的，如果條件不到，色素及雜質去除不凈，白度與毛效同樣無法達到。

　　洗滌

　　練漂后洗滌非常重要，要清洗干凈去除下來的雜質，保證白度和毛效。

　　棉籽殼去除不凈

　　棉籽殼不容易去除，去除主要靠NaOH在一定條件下對棉籽殼的膨脹及溶脹，再經一定的機械洗凈力去除棉籽殼，去除不凈主要是溫度和時間不夠造成，所以必須在一定溫度下有充足的時間才能完全去除棉籽殼，H2O2及精練劑對棉籽殼去除有一定幫助作用，所以在前處理中必須有一定溫度和時間以保證棉籽殼的去除，同時可加入NaHSO3或蒽醌類物質，有助于棉籽殼去除。