CN101418513B - 用于棉针织物一浴法低温煮漂工艺的一剂型固体助剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于棉针织物的一浴法低温煮漂工艺的一剂型固体助剂，其特征在于按重量百分比计其组成为：双氧水活化剂3～5.5％、双氧水分解催化剂0.2～0.5％、漂白增效剂10～15％、螯合剂10～12％、硅藻土68.8～57％及表面活性剂8～10％。其赋予棉针织物—浴法煮漂中实现低温加工，而且实现一种助剂替代三种以上助剂、方便加工的益处等。
Description
技术领域
本发明涉及棉针织物一浴法低温煮漂工艺中使用的一剂型固体助剂，赋予棉针织物—浴法煮漂中实现低温加工，而且实现一种助剂替代三种以上助剂、方便加工的益处。
背景技术
棉针织物由棉纤维组成。棉纤维上含有0.4—1.2％的果胶质，0.4—1.2％的油脂蜡质，1.0—1.9％的含氮物质，0.7—1.6％的灰分及少量的色素等天然杂质(称之为棉纤维的共生物)，还有棉籽壳(称之为伴生物)。共生物主要存在于棉纤维的角质层和初生胶壁中，它们的存在使棉纤维具有疏水性，影响吸水性，阻碍染色工序染料的渗透和扩散，棉籽壳影响织物的外观。所以棉针织物必须在其染整的煮漂工序将共生物、伴生物予以去除，以保证棉纤维的润湿渗透性、白度和外观，为后续染色、印花、后整理创造必要的条件。
棉针织的煮漂目前一般采用碱氧一步一浴法。原来传统的煮练、漂白二步法因耗能耗水大、时间长而淘汰，而煮练后用次氯酸钠漂白及亚氯酸钠等工艺因卤素环保问题而不再推荐使用。
在碱氧煮漂一浴法中，以烧碱作为含氮物质、果胶、油脂蜡质的水解剂和皂化剂，烧碱也是棉籽壳的膨化剂，再用表面活性剂为主料的精练剂将分解物乳化、分散和洗涤，而从棉纤维上去除；而以双氧水为漂白主料，双氧水在一定条件下分解，其分解产物破坏色素而起漂白作用，去除色素。最终去除杂质，达到应有的白度、毛效(毛细管效应)，但这些反应都必须在高温下进行，同时双氧水的漂白作用也要在95℃以上才充分发挥作用，在低温时双氧水分解出有效漂白成份的速度很慢，因此传统工艺都是在100℃，甚至135℃的高温高压设备中进行，煮漂时间60—90分钟，耗用蒸汽量很大，1吨棉针织品煮漂约需蒸汽5～6吨，占整个染整用汽量的60％左右。
目前，节能减排也成为全球的共识，染整行业专家因此开始研究低温煮漂工艺。从现有的研究报道来看，进行低温工艺无外乎低温煮练和低温漂白，其研究路线不外乎生物酶法和化学法。
生物酶法一般用于煮漂为主，以果胶酶、蛋白酶、纤维素酶等酶的混合物并配以增效剂，在50～60℃条件下进行煮练，可达到煮练去杂的目的，但棉籽壳无法彻底去除，而且要提高白度，还必须进行双氧水漂白工艺，而且还必须二步法，而且双氧水漂白仍必须高温进行，无法实现低温工艺；同时有研究者采用漆酶进行50～60℃的漂白，但白度无法达到要求；也有研究者将生物酶与双氧水同浴低温工艺，但因生物酶的耐双氧水性很差，故到目前仍无成功的大生产报道及相关专利。
利用化学法进行棉针织物低温煮漂已见报道，有资料报道用双氧水活化剂、双氧水、碱、表面活性剂相混用，在70～80℃下进行煮漂—浴法前处理达到较好白度、毛效的报道，但未说明活化剂的具体组成及比例；也有报道用焦磷酸钠、六偏磷酸钠、硅酸钠与双氧水进行低温漂白，再经一道乳化剂高温乳化去除油脂蜡质的工序可达应有效果，但该工艺未实现煮漂一浴；还有报道用过氯乙烯、松油、表面活性剂、烧碱、双氧水和硅 酸钠进行低温煮漂，但因过氯乙烯有有机卤素(AOX)的环保问题，而且用量成本高而不能推广。
使用双氧水漂白活化剂，可以使双氧水的分解温度降低，而使能发挥漂白作用的双氧水有效分解率提高，而且活化剂与双氧水反应生成漂白效果更高的物质，如过醋酸，漂白的使用温度降低。活化剂已使用于洗涤剂行业多年，如美国绝大多数的洗衣粉中含有过硫酸钠(分解出双氧水的物质)和相应的活化剂。目前研究的活化剂有数十种，如四乙酰基乙二胺(TAED)、壬酰基氧化苯磺酸盐(NOBS)、苯甲酰基乙内酰胺、甲基苯甲酰胺乙内酰胺、叔丁氧基苯甲酰基乙内酰胺、N—酰基戊内酰胺等及其它们的混合物等等，但因活化剂的制造、价格、来源以及用于棉针织物的煮漂中双氧水分解速率的控制等问题而应用不广。
传统煮漂一浴工艺中除加入双氧水、烧碱，还要加入氧漂稳定剂、螯合剂、增白剂、精练剂等三种以上助剂，操作麻烦，操作中只要一种助剂加的不准，就有可能影响到棉针织物煮漂加工质量。
发明内容
本发明所需解决的技术问题是针对棉针织物煮漂一浴法而提供一种一剂型固体助剂，从而使棉针织物低温煮漂一浴法得以实现。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：本发明用于棉针织物的一浴法低温煮漂工艺的一剂型固体助剂，按重量百分比计其组成为：
双氧水活化剂： 3～5.5％
双氧水分解催化剂： 0.2～0.5％
漂白增效剂： 10～15％
螯合剂： 10～12％
硅藻土： 68.8～57％
表面活性剂： 8～10％
配方中所述的双氧水活化剂为四乙酰乙二胺(TAED)，为固体颗粒或粉末状态。TAED的分子式为：C10H16N2O4，分子量：228.25 CAS号：10543-57-4。
配方中所述双氧水分解催化剂为乙二胺四乙酸、葡萄糖酸或乙二胺四(亚甲基磷酸)的锰盐或锌盐、铝盐以及它们二者或三者之间的混合物等，优选为葡萄糖酸锰与乙二胺四乙酸锰二者重量比为3～1∶1的混合物，更优选为葡萄糖酸锰与乙二胺四乙酸锰二者重量比为1.5∶1的混合物。葡萄糖酸锰与乙二胺四乙酸锰均为固体粉末。
配方中所述漂白增效剂为过硼酸盐、过硫酸盐、过碳酸盐，或者是这些盐中两种或两种以上盐的混合物。优选为过碳酸钠。过碳酸钠为固体粉末。
配方中所述的螯合剂为乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四亚甲基磷酸钠、葡萄糖酸钠等，优选为葡萄糖酸钠。葡萄糖酸钠为固体粉末。
配方中所述的表面活性剂为阴离子型的十二烷基苯磺酸钠或α～烯基磺酸钠与非离 子型的C12(CH2CHO)5(CH3CH2CH2O)2或C12(CH2CHO)6(CH3CH2CH2O)3或C10(CH2CHO)4(CH3CH2CH2O)2重量比为3∶1～1∶3的混合物，混合物优选为α～烯基磺酸钠与C12(CH2CHO)5(CH3CH2CH2O)2重量比为1∶1.5的混合物。其中α～烯基磺酸钠(GB/T20200—2006标准规定的α～烯基磺酸钠)。α～烯基磺酸钠为固体粉末，C12(CH2CHO)5(CH3CH2CH2O)2为液体。
配方中所述的硅藻土为载体，其CAS号为61790—53—2，通常选用目数在300目及以上的硅藻土固体粉末。
一剂型固体助剂制备操作：
①配制催化剂混合物。
②在粉状混合器中，按比例量依次加入载体、活化剂、催化剂混合物、螯合剂、增效剂，混合45分钟到均匀，再加二种表面活性剂，然后搅拌15分钟、放料，为固体粉状产品。
以下以部分优选试剂为例阐述一剂型固体助剂中各组份的化学机理和作用：
四乙酰乙二胺为双氧水活化剂，它与双氧水反应生成过醋酸类产品，过醋酸类氧化漂白能力比双氧水高，加速了漂白。而且在双氧水活化剂存在下，双氧水及过碳酸钠等在较低温度下(40℃开始)就可以实现有效分解(有效分解的产物破坏色素)，实现低温就开始漂白，大大节约了漂白涤所耗的热能，并使漂白过程加长。因四乙酰乙二胺活化剂价格较高，故与双氧水分解催化剂配合使用，使活化剂和催化分解同步进行，使漂白温度降低而漂白效率提高。传统高温工艺在98-100℃煮漂，煮漂浴加热时80--100℃消耗蒸汽最多，如果实现80℃以下煮漂，可大量节约蒸汽。
葡萄糖酸锰、乙二胺四乙酸锰为双氧水分解催化剂，其为一定水溶性的锰盐，它在漂白液中克服了其它锰盐存在的水溶性差的问题。在漂白液中存在合理的锰盐含量，以保证其能有效催化双氧水在较低温度下就可以分解出足够的漂白有效成份而漂白织物上的色素，这些双氧水分解催化剂二者或三者之间的复合混合物可以发挥协同增效效应，再与双氧水活化剂相配合，保证双氧水低温漂白速度和效果。而其葡萄糖酸、乙二胺四乙酸根又可以螯合对双氧水极易产生无效快速分解的铁、铜等金属离子。
过碳酸钠本身是一种漂白剂，其最佳漂白温度为70—80℃，与本发明提出的低温煮漂温度范围正好一致，而且在双氧水活化剂及分解催化剂作用下，35℃就开始分解出双氧水并进一步有效分解为漂白有效成份而破坏色素，漂白效率提高，有效提高织物的白度。过碳酸钠的加入，等同于双氧水用量增加，有利于棉籽壳的去除，克服了低温工艺可能带来的棉籽壳去除能力减弱的问题。
葡萄糖酸钠是一种螯合剂，对铁、铜等金属离子敏感，螯合力佳，其作用是螯合煮 漂浴中、织物上存在的，含量比较随机的金属离子(而这些含量比较随机的金属离子会造成双氧水产生不规则的、不能控制的、快速的分解而造成双氧水不能对织物上色素进行合理、有效破坏，但会造成织物的脆损甚至破洞)，葡萄糖酸钠的加入，对铁、铜等金属离子有效螯合，保证双氧水在活化剂、催化剂作用下进行可控的、有效的分解而起到漂白的作用。
硅藻土用作载体，其作用为：①双氧水活化剂、分解催化剂水溶性均欠佳，为保证双氧水活化剂、分解催化剂在煮漂浴中、织物上均匀地分布，让活化剂、分解催化剂均匀地分布于载体中，而后与载体硅藻土一起均匀分布于煮漂浴、织物上各个方位。有效防止活化剂、催化剂分布不均匀造成双氧水分解不均匀，最终引起白度不均匀，甚至织物个别位置活化剂、催化剂过于集中，造成双氧水集中分解而引起织物局部位置出现摧损、甚至破洞的情况。②硅藻土一定的吸附功能，能吸附一些易引起负面影响的金属离子及有机杂物，也能吸附纤维上煮练、漂白下来的杂物，随着水洗而被洗掉，有利白度、毛效的提高。③硅藻土也是一个助洗剂，有助于去除纤维、织物上的杂质和污物。
α～烯基磺酸钠与C12(CH2CHO)5(CH3CH2CH2O)2分别为典型的阴离子表面活性剂及低泡型非离子表面活性剂，两者配合使用，协同效应使其表面活性比单独使用更高，它们发挥其优秀的渗透、乳化、分散、增溶、洗涤等作用，把棉纤维上的天然杂质和织物上的其它污物等去除下来并稳定分散于水浴中，随水洗作用而去除，保证棉针织的煮漂效果。C12(CH2CHO)5(CH3CH2CH2O)2有一定的消泡作用，使本发明的一剂型固体助剂使用时实现低泡，有利煮漂加工(煮漂加工时泡沫过多会造成设备堵管道、织物缠绕等现象，造成煮漂病疵的产生，如果加入消泡剂，不仅增加成本而且有产生硅油斑的可能)。
与现有技术相比，本发明有如下显著效果：
1.应用本发明助剂，与H2O2及烧碱相配合，使棉针织物低温煮漂得以实现，可以在75—80℃条件下进行煮漂一浴加工，其煮漂效果达到传统98—100℃、甚至130℃的高温碱氧一浴法工艺的白度、毛效标准。
2.应用本发明的助剂，完成棉针织物煮漂后，与传统工艺相比，可节汽30％以上，实现节能降耗的目标。
3.使用本发明的助剂，使用成本没有增加，而在节汽方面省下成本，所以总体成本是下降的。
4.使用本发明的助剂，在低温下煮漂，使纤维受到的损伤程度比传统高温工艺小，其强度损失减少5％以上。
5.使用本发明的助剂，可节省加工时间，主要是升温及降温时间减少，从而节约了加工时间，一般可使加工时间缩短20％左右。
6.减少了棉及棉混纺织物(如氨纶与棉混纺)产生皱印的可能，因为低温比高温产生的可能性大大减少。
7.本发明助剂属环保助剂，不含磷及有害环保的物质，无AOX问题。
8.本发明助剂属低泡助剂，加工中不需另加消泡剂。
9.本发明助剂为一剂型助剂，加工中一种助剂替代氧漂稳定剂、螯合剂、增白剂、精练剂等三种以上助剂，方便加工及质量控制。
10.本发明助剂为固体产品，包装、运输方便。
具体实施方式
以下结合实施对本发明作进一步详细描述，但产品不仅仅局限于以下实施例：(表1)
表1：
备注：A、双氧水分解催化剂为葡萄糖酸锰与乙二胺四乙酸锰重量比1.5∶1的混合物。
a、表面活性剂为α～烯基磺酸钠与C12(CH2CHO)5(CH3CH2CH2O)2重量比1∶1.5的混合物。
B、双氧水分解催化剂为葡萄糖酸锰与乙二胺四乙酸锰重量比2∶1的混合物。
b、表面活性剂为α～烯基磺酸钠与C12(CH2CHO)5(CH3CH2CH2O)2重量比1∶3的混合物。
C、双氧水分解催化剂为葡萄糖酸锰与乙二胺四乙酸锰重量比3∶1的混合物。
c、表面活性剂为α～烯基磺酸钠与C12(CH2CHO)5(CH3CH2CH2O)2重量比3∶1的混合物。
D、双氧水分解催化剂为葡萄糖酸锰与乙二胺四(亚甲基磷酸)锰重量比1∶1的混合物。
d、表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠与C12(CH2CHO)5(CH3CH2CH2O)2重量比1∶1.5的混合物。
E、双氧水分解催化剂为葡萄糖酸锰。
e、表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠与C12(CH2CHO)6(CH3CH2CH2O)3重量比1∶1.5的混合物。
F、双氧水分解催化剂为乙二胺四乙酸锰与乙二胺四(亚甲基磷酸)锌重量比1.5∶1的混合物。
f、表面活性剂为α～烯基磺酸钠与C10(CH2CHO)4(CH3CH2CH2O)2重量比1∶1.5的混合物。
G、双氧水分解催化剂为葡萄糖酸锰与乙二胺四(亚甲基磷酸)铝重量比1.5∶1的混合物。
g、表面活性剂为α～烯基磺酸钠与C12(CH2CHO)5(CH3CH2CH2O)2重量比1∶1.5的混合物。
表1中硅藻土(CAS号：61790-53-2)，目数在300目及以上，为浙江嵊州超丰硅藻土过滤剂有限公司生产的硅藻土固体粉末。
一剂型固体助剂制备操作：
①配制催化剂混合物。
②在粉状混合器中，按比例量依次加入载体、活化剂、催化剂混合物、螯合剂、增效剂，混合45分钟到均匀，再加二种表面活性剂，然后搅拌15分钟、放料，为固体粉状产品。
一剂型固体助剂应用实例：
(一)传统煮漂高温工艺及用本发明一剂型固体助剂的低温工艺(表2)
(二)应用效果比较
1、32支全棉汗布煮漂应用效果比较(表3-1)
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | |
| 毛效 | 12.5 | 11.9 | 12.3 | 11.8 | 12.2 | 12.3 | 13.0 | 13.1 | 12.8 | 12.3 | 12.4 | 11.8 | 13.0 | 12.3 |
| 白度 | 85 | 85 | 87 | 83 | 80 | 84 | 86 | 87 | 83 | 82 | 85 | 87 | 83 | 86 |
| 顶破强力 | 240 | 260 | 255 | 258 | 262 | 263 | 260 | 257 | 259 | 262 | 265 | 265 | 260 | 262 |
| 强力损伤 百分比％ | 14.3 | 7.1 | 8.9 | 7.9 | 6.4 | 6.1 | 7.1 | 8.2 | 7.5 | 6.4 | 5.4 | 5.4 | 7.1 | 6.4 |
| 棉籽壳 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
| 节约加工 时间％ | - | 25 | 23 | 23 | 24 | - | 21 | 23 | 25 | 22 | 20 | 22 | 22 | 25 |
| 节约加工 蒸汽％ | - | 39 | 38 | 41 | 37 | - | 35 | 37 | 38 | 37 | 35 | 36 | 36 | 31 |
2、32支涤棉氨纶汗布煮漂应用效果比较(表3-2)
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | |
| 毛效 | 13.2 | 12.5 | 13.1 | 12.8 | 12.7 | 13.5 | 13.0 | 12.9 | 12.5 | 12.7 | 13.3 | 13.8 | 13.0 | 12.9 |
| 白度 | 80 | 81 | 77 | 78 | 83 | 83 | 79 | 80 | 85 | 78 | 76 | 76 | 83 | 85 |
| 顶破强力 | 180 | 195 | 192 | 194 | 195 | 194 | 195 | 192 | 195 | 196 | 192 | 194 | 191 | 195 |
| 强力损伤 百分比％ | 14.2 | 7.1 | 8.6 | 7.6 | 7.1 | 7.6 | 7.1 | 8.6 | 7.1 | 6.7 | 8.6 | 7.6 | 9.0 | 7.1 |
| 棉籽壳 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
| 节约加工 时间％ | - | 20 | 19 | 19 | 21 | 18 | 20 | 25 | 20 | 19 | 19 | 20 | 20 | 21 |
| 节约加工 蒸汽％ | - | 32 | 34 | 32 | 30 | 30 | 34 | 35 | 31 | 33 | 33 | 30 | 35 | 34 |
3、32支涤棉汗布煮漂应用效果比较(表3-3)
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | |
| 毛效 | 11.5 | 12.0 | 12.1 | 11.3 | 11.9 | 11.1 | 12.1 | 11.5 | 11.6 | 12.1 | 12.0 | 11.7 | 11.7 | 11.2 |
| 白度 | 82 | 79 | 80 | 85 | 78 | 80 | 85 | 83 | 79 | 79 | 80 | 84 | 84 | 82 |
| 顶破强力 | 420 | 450 | 451 | 455 | 450 | 448 | 451 | 448 | 446 | 450 | 451 | 455 | 449 | 447 |
| 强力损伤 百分比％ | 16.0 | 10.0 | 9.8 | 9.0 | 10.0 | 10.4 | 9.8 | 10.4 | 10.8 | 10.0 | 9.8 | 9.0 | 10.2 | 10.6 |
| 棉籽壳 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
| 节约加工 时间％ | - | 23 | 22 | 23 | 22 | 25 | 24 | 20 | 22 | 24 | 22 | 24 | 25 | 20 |
| 节约加工 蒸汽％ | - | 40 | 41 | 37 | 43 | 34 | 38 | 40 | 41 | 42 | 40 | 36 | 35 | 38 |
备注：表3-1、3-2、3-3中：
①0：为不用本发明一剂型固体助剂的传统高温工艺
②1～13：用本发明1～13号配方一剂型固体助剂的低温工艺，1～13号配方见(表1)
③毛效(毛细管效应)：按F2/T01071标准进行测定，单位：cm/30min。
④白度：按GB/T8424.2-2001标准进行测定，仪器：Hunterlab.ULTRA.SCAN X型测色配色仪
⑤顶破强力：按GB/T14800-93标准进行测定，仪器：温州大荣纺织仪器公司生产的YG(B)031T型强力仪。单位：牛顿。
强力损伤百分比％为煮漂前后强力之差与坯布强力的百分比。
试验所用32支全棉汗布煮漂前坯布强力280牛顿、32支涤棉氨纶汗布煮漂前坯布强力为210牛顿、32支涤棉汗布煮漂前坯布强力为500牛顿。
⑥节约加工时间％：节约时间％为整个加工过程用本发明一剂型固体助剂的低温工艺比传统工艺节约的时间与传统工艺所需时间的百分比。加工时间指整个加工过程时间，包括织物、化学药品设备加入时间及升降温、煮漂、水洗时间的总和。
节约加工蒸汽％：指整个加工过程用本发明一剂型固体助剂的低温工艺比传统工艺节约蒸汽的量与传统工艺所需蒸汽的量的百分比。
⑦表格中相关每一组数据均为5次试验测试的平均值。
总之，应用本发明一剂型固体助剂，使棉针织物低温煮漂得以实现，80℃左右条件下进行低温煮漂一浴加工，其煮漂效果达到传统98-100℃高温碱氧一浴法工艺的白度、毛效标准。与传统工艺相比，可节汽30％以上，强度损失减少5％以上，可使加工时间缩短20％左右，棉籽壳去除干净，而且加工中不需另加消泡剂，总体成本下降。
加工中实现一种助剂替代氧漂稳定剂、螯合剂、增白剂、精练剂等三种以上助剂，方便加工及质量控制；本发明一剂型固体助剂属环保产品，也适合外贸产品的加工。
Claims (4)
1.一种用于棉针织物的一浴法低温煮漂工艺的一剂型固体助剂，其特征在于按重量百分比计其组成为：
双氧水活化剂： 3～5.5％
双氧水分解催化剂： 0.2～0.5％
漂白增效剂： 10～15％
螯合剂： 10～12％
硅藻土： 68.8～57％
表面活性剂： 8～10％；
所述双氧水活化剂为四乙酰乙二胺；
所述双氧水分解催化剂为乙二胺四乙酸、葡萄糖酸或乙二胺四(亚甲基磷酸)的锰盐、锌盐或铝盐以及它们二者或三者之间的混合物；
所述漂白增效剂为过硼酸盐、过硫酸盐或过碳酸盐，或者是这些盐中两种以上盐的混合物；
所述螯合剂为乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四亚甲基磷酸钠或葡萄糖酸钠。
2.根据权利要求1所述的一剂型固体助剂，其特征在于所述双氧水分解催化剂为葡萄糖酸锰与乙二胺四乙酸锰二者重量比为3～1∶1的混合物。
3.根据权利要求2所述的一剂型固体助剂，其特征在于所述葡萄糖酸锰与乙二胺四乙酸锰混合物中二者的重量比为1.5∶1。
4.根据权利要求1所述的一剂型固体助剂，其特征在于所述漂白增效剂为过碳酸钠。
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