棉坯布退浆、煮练、漂白的微波组合处理

一、前言
    棉织物的前处理由以下三个主要工艺过程组成，即用退浆去除浆料用剂，用煮练去除杂质，例如脂肪、蜡质和果胶质，用氧化处理破坏天然色素成分。过氧化氢是最常用的氧化剂，因为它有组合前处理工艺的适应性和对各种条件、织物和机器的广泛范围的可应用性。目前研究的目的是，用微波能量缩短组合前处理的时间。将吸收微波极多的材料（例如尿素）加到溶液中，可缩短反应时间，而对于极性很大的组分，并将微波能量施加于其本身，会导致快速干燥。结果造成织物强力和白度降低。为此，将织物同时经受微波能量和汽蒸作用。在一步微波处理中发现的另一个问题是退浆程度。为了提高退浆程度，使用了广泛范围浓度的过硫酸盐及被称为Leonil EB（制成的过硫酸盐和表面活性剂的组合）。然而，实际上是在微波处理之前，采用预汽蒸处理3 分钟才获得了真正的成功。同样，在两步法中，在第一步的汽蒸中，使用LeonilEB，可将退浆程度提高2 或3 倍，为此退浆程度可获得8~9Tegawa。在一步法中，采用预汽蒸3 分钟，然后用微波加汽蒸处理2 分钟，结果通常可获得只有用汽蒸20 分钟才能得到的退浆程度。

二、试验
1.材料
    本研究使用淀粉上浆的100％棉平纹坯布（24 根纬纱／cm、24 根经纱／cm、147克／m2），Stensby 横列白度56.56，断裂强度0.5097kN。本研究所用的化学成分是过氧化氢（50％）、硅酸钠（38°Be）、氢氧化钠（9.8％）、Leonil EB、它们由赫司公司提供，Gemstab HP50、Gemwet RWN、和Gemsol WR由Gemsan 公司提供。

2.方法
    在退浆—煮练—漂白组合一步法中，在含20g/L氢氧化钠、30～40mL过氧化氢、20mL／L硅酸钠、5mL／L Gemstab HP50、40g／L 尿素、5g／L过硫酸盐、和10g／LGemwet RWN组成的溶液中浸轧织物，轧液率90％，然后同时在微波能量（600 瓦）和汽蒸（1.2~1.3 巴）下处理30 秒及1、2、和3 分钟。水洗工艺是，用2g／L Gemsol WA- P，90℃水洗15 分钟，共两次，再在40~50℃温水中水洗，冷水淋洗。

    在两步法中，第一步是在由40g／L 氢氯化钠、50g／L 过硫酸盐、10g／L GemwetRW- New、2mL／L Gemsol WR （作为螯合剂）组成的溶液中浸轧织物，轧液率90％，然后同时在微波能量和汽蒸下处理30 秒
及1、2、和3 分钟，水洗工艺和上述相同。中和后，淋洗、和干燥。在第二步中，在由27~36mL／L 过氧化氢、10g／L 氢氧化钠、20mL／L 硅酸钠、5mL／L Gemstab HP50、和40g／L 尿素组成的溶液中浸轧织物，轧
液率100％，然后在微波能量和汽蒸下处理上述时间。

3.测试和分析
    用Macbeth 分光光度计测定织物的白度指数，以stensby 白度记录下来。织物的可润湿性和断裂强力分别按DIN 53924 和ASTMD 1682 法测定。退浆程度按Tegewa 标度测定。棉籽去除程度按以下三种不同等级分类，即规定（0）为好；（＋）中等；和（＋＋）差。为了确定统计值，使用Anova 模式。所有试验所得的Anova 结果都在0.05％显著水平下评定。所得的结果按SNK（student-Newman- Keats）方法排列顺序。

三、结果和讨论
    试验所得结果列于表1 和2。根据一步和两步前处理工艺，在两种不同过氧化物浓度下所得的结果作一评定，除处理时间30 秒外，在所有处理时间中，都可取得良好的棉籽去除效果。在一步法中，在30mL／L 过氧化物浓度下，同时使用微波能量和蒸汽所测得的退浆程度为3~4Tegewa。然而，在40mL／L 过氧化物浓度下，发现该值为4~5Tegewa。不过，要注意的是，在两步法中，两种浓度所得的退浆程度虽不同，但实际上这点根本并不重要，可取为5Tegewa。在一步法中，对30mL／L 过氧化物浓度来说，汽蒸所得的退浆程度为5Tegewa；而40mL／L 过氧化物浓度的为5~6Tegewa。在两步法中，用30mL／L 过氧化物浓度所得的、其退浆程度为6~7Tegewa；而用40mL／L 过氧化物浓度的退浆程度为7Tegewa。因此，可以断定，对于退浆工艺，采用汽蒸工艺比同时采用汽蒸和微波能量工艺所得的结果要好，而这些数值在统计上有着显著的不同。在此情况下，工艺类型和步数作为较重要的因素而起到了支配作用。然而，应该指出的是，本文所比较的数值，都是用一步法微波处理30 秒~3分钟和汽蒸处理10~20 分钟所得到的。特别是在两步法中，是微波和汽蒸处理时间1~6 分钟所得的效果和汽蒸20~40 分钟的比较。虽然，可节省大量时间。然而，在使用微波能量工艺中，退浆程度应该有所提高。

    当分析低浓度过氧化物处理织物的可润湿性数值时，汽蒸及汽蒸和微波能同时处理，两者都处理60 秒后所测得的升高水位表明，它们都处于39~40mm 的相同水位上。过氧化物浓度的增加，并不影响煮练值，这是从统计上得到证实的。对于用高和低两种过氧化物浓度的两步法，水位升高值为40~41mm。可润湿性工艺中的最有效的参数是步数。一步法处理的水位升高为39.9mm；对两步法测得的值为40.6mm。对微波和汽蒸工艺所得的润湿性结果，在统计上并无差异。采用30 秒处理时间，并不影响抗拉测试结果，但如处理时间增长，结果是断裂强力降低。处理3 分钟后，断裂强力上所记录的降低显得较为重要。过氧化物浓度和各种处理（即采用微波能量或汽蒸），对抗拉测试结果并无任何影响，而步数是有影响的。在高浓度的过氧化物下，在
微波能量和汽蒸同时处理的一步法中，只有汽蒸处理才能得到白度指数；而在两步法中，汽蒸所得的白度指数优越。在用汽蒸处理和两步处理时，过氧化物浓度的增加，对白度指数有着显著的影响。从统计上看，这点意味着40mL／L 的不同；汽蒸处理和微波处理不同；两步法不同于一步法。应该记住的是微波处理所需的总操作时间，最多为3＋3＝6 分钟；汽蒸处理所需的总操作时间，最多为20＋20＝40 分钟。微波处理6 分钟内所得的stensby 白度指数为86；汽蒸处理40 分钟内所得的为88。这点意味着，它们在白度指数上的差仅为2stensby，但所需处理时间的增加却为6 至7 倍。

    在微波能量和汽蒸同时采用的一步法中，为了试图解决不能获得所需退浆程度问题，提高了过硫酸的数量。表3 表示出用三种不同浓度的过硫酸盐的试验结果。
    如表3 所示，过硫酸盐浓度为5 和7.5g／L 的退浆程度为4~5 Tegewa，而其浓度为10g／L 的退浆程序增加到5~6Tegewa。这些浓度所得的退浆程度，从统计上看，有着显著不同。就可润湿性而言，提高过硫酸盐浓度并无好处。在3 分钟处理时间中，用5g／L 过硫酸盐浓度处理的织物、断裂强力降低。对于7.5 和10g／L 浓度的过硫酸盐，即使处理时间为2 分钟，断裂强力也有降低。2 和3 分钟处理产生的断裂强力降低，表明和30 秒与1 分钟处理产生的断裂强力降低，表明和30 秒与1 分钟处理时间的有所不同，在统计上是明显的。如表3 纵列E 所示，2 和3 分钟处理时间可获得最高的白度指数，而这些白度值从统计上看，与30 秒和1 分钟处理所记录的有着显著的不同。为此，为了获得最高的退浆程度（对于一步法，用10g／L 过硫酸盐浓度所得的5~6Tegewa 退浆程度是良好的数值）。在断裂强度力降低或白度指数下降方面，都是可能接受的。最后，可以说，只增加过硫酸盐用量，是不足以解决这种问题的。况且，从处方中扣除尿素，会使白度稍有降低，这样在较长处理时间（2~3）分钟中产生问题，原因是过度干燥。

    为了克服一步法中的这种问题，可在织物经受微波能量处理之前，进行预汽蒸。在两步法中，第一步用汽蒸处理，第二步用微波能量处理，认为是有用的。Leonil EB 由制备的过硫酸盐和表面活性剂组成，用它可减少断裂强力的降低。表4 表示所得的数据。
    在两步法中，当工艺中的第一步是3分钟汽蒸，则在棉籽去除方面是没有问题的，棉籽的去除可获得成功。按照第一步采用3 分钟汽蒸工艺，则退浆程度提高到8~9Tegewa，表明退浆能够顺利完成。最高的退浆程度数值是在2 和3 分钟微波操作处理中得到的，这些数值不同于用30 秒和1 分钟处理时间所得的结果。它们在断裂强力上没有差异。然而，3 分钟处理时间所得的断裂强力，从统计上看、有着显著的不同，如纵列D 中所示。经统计分析这些数值后，最好的白度指数是在2 和3 分钟处理时间之后，而这些数值不同于30 秒和1 分钟处理所得的。最后，在所有参数已被分析后，第一步用3 分钟汽蒸处理，然后第二步用2 分钟的微波能量和汽蒸同时处理，所得的白度指数为84Stensby，这是非常好的数值。

    最后，在两步法中，第一步是在由40g／L 氢氧化钠、5g／L Leonil EB、10g／LGemwet RWN、和2mL／L Gemsol WR 组成的溶液中浸轧织物，轧液率90％，然后汽蒸3 分钟。
    第2 步是在由27mL／L 过氧化氢、5mL／L 硅酸钠、20mL／Gemstab HP50、10克／升氢氧化钠组成的溶液中浸轧织物，轧液率100％，然后经微波能量和汽蒸同时处理。通过这些处理可得到所需要的数据。
    汽蒸，不管是在一步法中作为预汽蒸，还是在两步法中作为第一步处理，都对退浆和棉籽软化具有很大的效果。在很短的时间内，将汽蒸和微波能量组合在一起，就能获得前处理的指标。该指标在单用汽蒸处理时，要用很长时间才能得到。