印染前处理技术小盘点
编者按：印染目前承受着庞大的环保压力，但是并不是全部的环保问题都是在印染环节产生的。染整产品质量问题有70%是前处理不佳造成的，有许多产品质量上的问题或是环保问题，往往是出现在印染后整理之前或产品中，如“三丝”（即异纤维）的混入，棉籽壳问题，PVA浆的问题，碱减量问题。终问题暴露在印染后整理和产品中，而问题的源头不是都产生在印染。因此本期围绕印染前处理技术进行一次盘点。
■本期话题
■前处理之上游
印染前处理四大环保压力来自上游
布料印染业和布料印染技术和产品水平的提高是一个系统工程，上下左右是相互关联的，前处理是否还能往前处理，例如棉花面料织业技术改道中的“三无一精”(即无卷后整理、无接头纱和无梭织布)的比重加大及精梳纱比重增加为我们印染产品品种、规格、质量的提高打下了良好的基础，也体现了上游产品服务于下游产品的意识大大提高。正因如此，有许多产品质量上的问题或是环保问题，往往是出现在印染后整理或产品中，但又不全是印染后整理中造成的，例如：
“三丝”(即异纤维)的混入，这是原材料或纺厂中造成的，可是对印染产品的终质量造成很大的影响，或是要增加很麻烦的剔除工作量，延长了后整理时间并增加了成本，还影响了质量。
棉籽壳问题，轧花厂和纺厂应多动动脑筋，它把棉籽壳轧碎了，混在棉花里，到了纺纱厂夹死在纱里面，到了织厂编得更紧，然后再让印染前处理后整理中去除，这是否有点给印染出难题，它的去除目前还离不开重碱重煮，这些工序给环保增加了不少的压力。
PVA浆的问题，这是织布厂的需要，为了减少纱的断头，这种浆料相对廉价，浆纱质量好，耐磨，非常为了适应目前的高速织机，上浆率越来越高，有如卖坏布的同时在卖浆糊，但浆料对印染后整理有百害而无一利，退浆是印染前处理的基础的一步，关系到前处理的终效果。PVA浆不易降解，并且实际操作中出现的退浆难，回收难、回收物处理难，造成了退浆残液极高的COD，大大影响印染产品的质量和后整理成本，给印染后整理出了个大难题。大家比较看好的酶退浆等及煮炼，PVA浆的问题也比较复杂，但影响又较大，有关单位正在共同商量是否将该工艺列入“双高”之列。
碱减量问题，在化学纤维仿真产品中的一个常用工艺，而且减量率多比较高，“碱剥皮”下来的残液COD极高，还不易降解，特别在浙江等地还有相当数量的企业采纳这种方法。由于我国生产的大部是常规涤纶，以往生产细旦，超细旦纤维的工艺技术跟不上，异型纤维的生产能力跟不上，而且成本高，因此，只能用上述明显不合理的碱减量工艺，也即用强、浓碱把常规较粗的涤纶纤维“变细”(俗称“碱剥皮”)以此改善常规涤纶的上色性和服用性能(如手感和悬垂性等)，有利于使化学纤维仿真印染产品的碱减量工艺被逐步取代，仅作轻微的减量或不减量，以此减轻环保压力，有关单位正在研究拟将碱减量工艺列入“重污染”之列。
以上简单例举了四条由于印染前处理之上游原材料或后整理工艺技术中附带给印染前处理的环保和产品质量的严峻压力，所以，要提高印染后整理中的节能减排效果，必须是从上到下，以至横向的一个系统工程，终问题暴露在印染后整理和产品中，而问题的源头不是都产生在印染，这里所说的印染前处理是否还能往前处理，是对其之前的上游环节而言的。
■本期话题
■前处理之漂白
如何提高纯棉前处理漂白的白度
白度不佳包含白度不纯正、不均匀、局部出现黄斑等，关键的是工艺制定及助剂选用问题。
白度不佳包含白度不纯正、不均匀、局部出现黄斑等，润湿性不达标包含毛效达不到8～10cm／30min，毛效不均匀，瞬时毛效差等，这和棉织物本色棉布的质量有关，如低级棉含量多，纺纱线支数较粗，每平方米重量较大的布料往往白度和毛效不易做好，当然关键的是工艺制定及助剂选用问题。包含以下几点：
对漂白白度的影响因素
H2O2及NaOH量必须充足
H2O2和片碱的量是影响白度的关键因素，H2O2在前处理后不仅起到漂白色素的作用，而且具有去杂作用(特别是去棉籽壳)；片碱提供H2O2漂白所需的碱度(pH)，虽然书本理论上都把漂白佳pH值操作在10.5，其实在实际生产和应用中，10.5的pH值得到的白度很差，实际片碱用量要远高于10.5的pH值。
氧漂稳定剂
含硅的稳定剂的确能够提高漂白的白度，对于非硅类氧漂稳定剂，在织物漂白过程中，对白度的提升究竟能够起到什么样的作用，起到多大的作用，似乎没有人搞得清楚。大部分实验的结果是加不加稳定剂白度都一样。但是使用氧漂稳定剂对金属离子的螯合是有用的，至少可以援助减少漂白损伤。
漂白的活化剂
很多的学者不断的追求低温下的漂白，不断地寻找低温甚至低碱条件下双氧水的活化剂，殊不知温度和片碱就是有效和廉价的双氧水活化剂。终的低温漂白结果是：在相同双氧水用量的条件下，白度和高温工艺差得很远；在相同用量的精练剂条件下，毛效也差得很多。终不得不猛加双氧水和精练剂提高低温漂白的白度和毛效，也就是节约了蒸汽能源，浪费了助剂，同时对后续上色留下隐患。
对织物毛效的影响因素
氢氧化钠的用量
片碱的用量多，会有效地提高毛效，但是也要考虑污水的处理以及织物的强力损失，非常是做氧漂一浴，更是要严格操作片碱的用量。总之，前处理若想获得良好的毛效，必须要有足够的碱用量，一个例子就是目前一些所谓的精练酶或者粉状精练剂，提供碱剂的成分主要是五水偏硅酸钠和纯碱，使用过程中就出现了碱性不够，往往染厂会在使用过程中还会补充些片碱，或者是助剂商在生产粉状精练剂时拼混一些珠碱。
表面活性剂的选择
随着时间的进展和设备的改进，织物的前处理工艺和流程已经有了很大的变化，整个前处理工艺有流程变短、耗水量减少等进展趋势。很多的前处理精练剂的配方已经不再适合现在的精练工艺。比如在梭织物的前处理如何提高化学浆料的退浆率；针织物物物的前处理如何提高小浴比工作液的除油和毛效。另一方面，一些新的表面活性剂种类也不断地应用到前处理之中，如比常规AEO效果更好的异构十三碳的脂肪醇醚（ISO-AEO），具有极佳的分散乳化性能的脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）及其磺酸盐（FMES）等，都已在织物前处理过程中获得广泛的应用，非常是FMES，凭借其耐碱和分散净洗性能，在梭织物的前处理中可以得到极高的退浆率。
充分的水洗
织物练漂后清洗非常重要，要清洗洁净去除下来的杂质，保证白度和毛效。非常是对浆料的去除，练漂后的热水水洗尤为重要。
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■前处理之生物酶
新型生物酶综合前处理技术
利用综合酶体系使布料上的木质素、淀粉浆料、棉蜡及棉籽壳降解和乳化，木质素酶和纤维素酶配合使用，有助于去除棉籽壳及纤维细胞壁的木质素。
整个工艺生产过程无毒害物质产生，工艺过程可连续操作，工艺简单、流程短。经此工艺处理后的布料棉籽壳去除较好，布身柔软性好，强力保留好。
采纳以新型综合生物酶体系：木质素酶、淀粉酶、纤维素酶，贴合果胶酶组成，用两种层压酶体系替代传统前处理后整理中的退浆、煮练工序。利用综合酶体系使布料上的木质素、淀粉浆料、棉蜡及棉籽壳降解和乳化，木质素酶和纤维素酶配合使用，有助于去除棉籽壳及纤维细胞壁的木质素，贴合果胶酶进入初生胞壁层使果胶质降解，使得通向纤维囊腔的通道打开，纤维素酶去除纱束表面的短纤，有效解决了棉籽壳在生物酶处理中难以去除的难题，既降低了烧碱、化学药剂、蒸汽、电力、水量以及污水排放的COD含量，又使得生产工序变得简单可控，对多纤维层压织物的后整理变得简单易行，提升了产品的品质和质量。整个工艺生产过程无毒害物质产生，工艺过程可连续操作，工艺简单、流程短。经此工艺处理后的织物棉籽壳去除较好，布身柔软性好，强力保留好。
新型贴合酶体系的酶种组成
木质素酶
木质素酶是一种含铜的氧化还原酶，属于氧化酶的蓝铜家族。木质素是纤维素和半纤维素之间的连接者，它们之间存在着牢固的共价键。由于木质素是复杂的体系，是水不溶的，不能为酶接近，必需使用中介分子增强木质素酶和底物结合的比例，以利于后续漂白使棉籽壳进一步的降解。pH值在4.0~5.5范围为该酶种的大活力范围，佳PU为4.5。温度在20~45℃范围都有较好的活力，佳活力范围为35~40℃。
淀粉酶
淀粉酶属于水解酶的一种，是淀粉水解的生物催化剂，能够快速的将淀粉降解成糊精，影响α-淀粉酶的主要因素：pH值、温度和金属离子。一般α-淀粉酶在pH值为5.5~8.0时活性较稳定，pH值小于酶易失去活性。目前所用的淀粉酶主要有耐中温（60~70℃）和耐高温（90~95℃），而本工艺使用淀粉酶的温度活力范围为30~80℃，佳温度条件为40~45℃，pH值范围为5.0~7.5。有利于在堆置条下发挥作用。
贴合果胶酶
传统碱性果胶酶的主要组分是果胶裂解酶、多聚半乳糖醛酸酶、果胶酸盐裂解酶以及果胶酯酶。果胶贡是高聚合度的半乳糖醛酸。果胶裂解酶、多聚半乳糖醛酸酶、果胶酸盐裂解酶直接作用于果胶聚合物长链上的甙键，而果胶酯酶使酯类发生水解产生更多供果胶裂解酶和多聚半乳糖醛酸酶作用的位置。
采纳层压碱性果胶酶(碱性果胶酶、中性纤维素酶)对棉织物进行处理时，使得果胶酶能够突破纤维表面的蜡质层、角质层和主要分布在纤维表皮层、初生胞壁的果胶质能够更好的结合，结合的程度直接影响酶处理的效果。该层压酶种的pH值范围是6.0~10.0，温度作用范围40-600℃，佳pH值是7.0~9.0，佳作用温度55℃。
纤维素酶
纤维素是β-d-葡萄糖剩基以1，4甙键连结而成的大分子，主要是由内切葡聚糖酶（EC）破坏纤维素长链中间的结合键（β-1，4糖苷键），产生非还原性末端后，外切葡聚糖纤维二糖水解酶（CBH）结合上去，破坏纤维素长链尾端的结合键，将纤维素从结晶型态转变为无定型态，产生纤维二糖。
β-葡萄糖苷酶将纤维二糖转变为葡萄糖，一般分为中性纤维素酶和酸性纤维素酶，酸性纤维素酶：除毛、起花速度快，但强力保持差，操作要求高，需调节pH值4.5~5.5。中性纤维素酶：除毛、起花速度慢，操作简单，强力保持好，相对比较安全。
酸性纤维素酶，其pH值范围是4.5~5.5，佳工作pH值4.5~5.0，活力温度范围是40~68℃，佳工作温度条件50~60℃传统上主要用于生物抛完，去除纺纺纱线的短纤毛上，主要破坏纤维的表皮层(角质层)，增大表皮层的缝隙，有利于后续的果胶酶进人和更好的和初生胞壁层的果胶质结合，同时对棉籽壳的纤维素进行分解，有利于木质素酶渗入，但用量要严格操作，否则会造成强力损伤。同时纤维素酶的加入使织物后后整理后的手更加饱满和柔滑，表面更加完洁。
中性纤维素酶，其pH值范围是5.5~7.0，佳工作pH值6.0~6.5，佳工作温度条件50~600℃，在第二酶组分中使用，有助于和果胶酶产生协同作用。
不同酶体系的组合运用
针对上述的酶种的特性和处理的底物特性进行合理的组合成两种酶体系。退浆、煮练一步法需要处理的底物分别是棉籽壳、浆料（淀粉浆、CMC）、果胶质，浆料中的蜡质。一般薄型织物（40S以下的）纺纺纱线的配棉较好，棉籽壳较少，可直接选用贴合果胶酶、淀粉酶和乳化剂进行处理，较厚重织物棉杂和浆料较多，可先用木质素酶和酸性纤维素酶进行处理，降解棉籽壳中的木质素使之变得疏松，纤维素酶去除纤维表面的短纤和使得纤维表皮层产生裂缝，然后再使用贴合果胶酶和淀粉酶进行处理。
根据酶种的pH值和温度的活力特性，将酸性的木质素酶和淀粉酶和纤维素酶进行组合，pH值操作在4.5~5.0，温度条件操作在40~45℃，作为酶组分，将贴合果胶酶、淀粉酶作为第二酶组分，pH值操作在7~8，温度条件操作在55~60℃，根据不同的布种情况，分别选用单组分或双组分配合使用。
不同酶种针对各自对应的底物作用
浆料特性及作为底物和酶结合的特性
目前梭织物的上浆工艺中的上浆配方多为淀粉、纯合成浆料PVA(聚乙烯醇)(或聚乙烯乙酸酯、丙烯酸聚酯、CMC(酸甲基纤维素)混合浆料淀粉)等混合物，也有根据纺纺纱线和织造的特点单独使用，以及蜡质、防腐剂、渗透剂等，在酶发挥作用之前必须使板结的浆料有一个充分膨化、糊化的过程，必要的浸泡时间、温度条件是保证，较高的带液率保证淀粉酶能够更多的和淀粉结合，不能被分解的PVA等在后续的漂白水洗中得以去除，达到较好的除浆效果。
一般经此工艺处理的布料，退浆效果：薄布：PVA去除7~8级，(主要上PVA，50S以下的)；中等布：PVA去除6级左右，淀粉去除6级左右；厚布(粗支)：PVA去除>6级左右，淀粉去除5~6级。可以达到不低于正常退浆效果的前处理布料。
棉籽壳的特性及作为底物和酶结合的特性
棉籽壳的主要组成部分为蜡质层、角质层、纤维素、果胶质和木质素，棉籽壳具有肯定的疏水性，一般正常的浸轧方式很难使得酶和底物得到大量的结合，布匹经热水浸泡后，棉籽壳会吸水膨化，大多数会由交缠在纱束的内部转移到纱束的表面，传统的轧压方式会使棉籽壳和酶液接触的机会大为降低，极大地影响了木质素酶对棉籽壳内木质素的降解，使用非离子高效乳化剂破坏表层的蜡质增加其亲水性，使用淀粉酶对经纱上的淀粉浆进行降解，在少量的纤维素酶的作用下对棉籽壳中的纤维素进行降解，使得木质素酶和棉籽中的木质素的结合的能力增强，同时保持合理的带液率有利于酶和作用底物的大可能的接触，同时也有助于棉籽壳的进一步的膨化，有利于整个贴合酶体系的作用。
棉纤维的蜡质、果胶质、木质素
作为底物和酶结合的特性
果胶质是以聚半乳糖醛酸主链，通常以鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖和木糖以及其他糖类为支链，果胶质虽然具有大量的亲水性的羟基和羧基，但在棉纤维上的果胶物质却是部分以Ca、Mg盐和甲脂的形式存在，因此它的亲水性比纤维素要低，而且它在纤维中可能部分地和纤维素大分子以酯键结合在一起，所以不去除果胶物质对纤维的色泽和润湿性会有肯定的影响，不利于以后的上色、印花等。果胶质的存在对上染色坚牢度也有不良的影响。非离子高效乳化剂对纤维表层、浆料中的蜡质进行乳化，增强了纤维表面的可及性，使得酶分子和对应的底物结合的几率变大。
染整产品前处理常见质量问题和助剂的选用要求
染整质量和本色棉布有关，和设备情况及操作有关，和工艺技术及执行有关，和染料有关，和助剂也有关，本文重点商量助剂的影响。
前处理(练漂)的质量不仅仅关系到漂白产品成品质量，而且作为半制品，还会直接影响到上色、印花、后后后整理等质量。有专家说，染整产品质量问题有70%是前处理不佳造成的，有其肯定的道理。染整质量和本色棉布有关，和设备情况及操作有关，和工艺技术及执行有关，和染料有关，和助剂也有关，本文重点商量助剂的影响。
白度不佳包含白度不纯正、不均匀及毛效达不到8～10cm／30min以上，这和针织物物物本色棉布的质量有关，如低级棉含量多，往往白度和毛效不易做好，当然关键的是工艺制定及助剂选用问题。在工艺制定中：
H2O2及NaOH量必须充足
H2O2：在前处理后不仅起到漂白色素的作用，而且具有去杂作用(包含去棉籽壳)，H2O2用量不足(包含分解太快)，白度不可能保证，NaOH不仅提供H2O2漂白所需的碱度(pH)，而且和精练剂配合，起到大的去杂作用，NaOH量不足，去杂就差，毛效首先不能达到要求，当然白度也不能达到要求，所以H2O2及NaOH的量可以说是保证白度和毛效的首要因素。
选用优质精练剂
精练剂的净洗、乳化、分散、渗透等综合效果必须优秀，以保证将杂质去除净，保证白度和毛效，但市场上精练剂质量参差不齐，必须选择综合效果优秀的产品，而不单单只测渗透力和含固量，渗透力只是考虑的一个方面。
氧漂稳定剂及螯合分散剂
这两种助剂主要是为改善水质，吸附和络合水中的Fe3＋等金属离子，预防金属离子催化对H2O2产生快速无效的分解，如果H2O2快速无效分解，其白度、毛效就达不到要求，同时会造成织物脆损甚至破洞，故要达到白度和毛效，氧漂稳定剂要选择优秀的品种，在选择中要重点考虑H2O2的分解率。螯合分散剂的加入不仅螯合铁质等，而且能螯合分散水中的各种杂质，使这些杂质不再重新沾污织物而造成白度发暗发灰等现象，故螯合分散剂不仅要考虑其对金属离子的螯合力而且还要考虑其分散力。
工艺条件
让助剂和杂质反应是需要肯定的时间和温度的，如果条件不到，色素及杂质去除不净，白度和毛效同样无法达到。
清洗
练漂后清洗非常重要，要清洗洁净去除下来的杂质，保证白度和毛效。
棉籽壳去除不净
棉籽壳不简单去除，去除主要靠NaOH在肯定条件下对棉籽壳的膨胀及溶胀，再经肯定的机械洗净力去除棉籽壳，去除不净主要是温度和时间不够造成，所以必须在肯定温度下有充足的时间才能完全去除棉籽壳，H2O2及精练剂对棉籽壳去除有肯定援助作用，所以在前处理中必须有肯定温度和时间以保证棉籽壳的去除，同时可加入NaHSO3或蒽醌类物质，有助于棉籽壳去除。
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