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CTA中國紡織助劑月刊雜志(8月)

發(fā)布時(shí)間:2023-9-28 | 雜志分類:其他
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CTA中國紡織助劑月刊雜志(8月)

www.ctanet.cn 助劑與染整- 1 - 導(dǎo)熱油氧化反應(yīng)與氮?dú)飧采w密封保護(hù)措施研究汪琦,張慧芬,俞紅嘯,汪育佑(上海熱油爐設(shè)計(jì)開發(fā)中心 上海 200042)摘 要:討論了導(dǎo)熱油在循環(huán)供熱系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生氧化反應(yīng)的機(jī)理,介紹了導(dǎo)熱油氧化后會(huì)導(dǎo)致傳熱惡化和引發(fā)安全事故,研究了敞開式與封閉式導(dǎo)熱油液相循環(huán)系統(tǒng)的組成及特點(diǎn),分析了采用氮?dú)飧采w密封保護(hù)系統(tǒng)不僅可以使高位膨脹槽內(nèi)導(dǎo)熱油與空氣隔離、防止導(dǎo)熱油發(fā)生氧化、還能夠延長導(dǎo)熱油使用壽命,總結(jié)了導(dǎo)熱油在使用過程中的安全保護(hù)措施。關(guān)鍵詞:導(dǎo)熱油;氧化反應(yīng);封閉式系統(tǒng);高位膨脹槽;氮?dú)飧采w密封;安全保護(hù)措施一、前言染整行業(yè)中的熱定型工藝是將織物在適當(dāng)?shù)膹埩ο卤3忠欢ǔ叽?,并且在一定溫度下加熱一段時(shí)間,然后迅速冷卻的加工過程。熱定型整理可以消除織物上已有的褶痕,提高織物的尺寸穩(wěn)定性,使其不易產(chǎn)生難以除去的折痕,并能改善織物的起毛起球性和表面平整性,對(duì)織物的強(qiáng)力、手感和染色性能也有一定的影響。熱定型過程可以劃分為四個(gè)階段:加熱階段:干態(tài)或濕態(tài)織物進(jìn)入熱定型機(jī)中,織物表面加熱到定型溫度。熱平衡階段:熱能透入纖維中,使纖維表面和纖維內(nèi)部達(dá)到相同... [收起]
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導(dǎo)熱油氧化反應(yīng)與氮?dú)飧采w密封保護(hù)措施研究

汪琦,張慧芬,俞紅嘯,汪育佑

(上海熱油爐設(shè)計(jì)開發(fā)中心 上海 200042)

摘 要:討論了導(dǎo)熱油在循環(huán)供熱系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生氧化反應(yīng)的機(jī)理,介紹了導(dǎo)熱油氧化后

會(huì)導(dǎo)致傳熱惡化和引發(fā)安全事故,研究了敞開式與封閉式導(dǎo)熱油液相循環(huán)系統(tǒng)的組成及特點(diǎn),分析

了采用氮?dú)飧采w密封保護(hù)系統(tǒng)不僅可以使高位膨脹槽內(nèi)導(dǎo)熱油與空氣隔離、防止導(dǎo)熱油發(fā)生氧化、

還能夠延長導(dǎo)熱油使用壽命,總結(jié)了導(dǎo)熱油在使用過程中的安全保護(hù)措施。

關(guān)鍵詞:導(dǎo)熱油;氧化反應(yīng);封閉式系統(tǒng);高位膨脹槽;氮?dú)飧采w密封;安全保護(hù)措施

一、前言

染整行業(yè)中的熱定型工藝是將織物在適當(dāng)?shù)?/p>

張力下保持一定尺寸,并且在一定溫度下加熱一

段時(shí)間,然后迅速冷卻的加工過程。熱定型整理

可以消除織物上已有的褶痕,提高織物的尺寸穩(wěn)

定性,使其不易產(chǎn)生難以除去的折痕,并能改善

織物的起毛起球性和表面平整性,對(duì)織物的強(qiáng)力、

手感和染色性能也有一定的影響。

熱定型過程可以劃分為四個(gè)階段:

加熱階段:干態(tài)或濕態(tài)織物進(jìn)入熱定型機(jī)中,

織物表面加熱到定型溫度。

熱平衡階段:熱能透入纖維中,使纖維表面

和纖維內(nèi)部達(dá)到相同的定型溫度。

轉(zhuǎn)變及分子調(diào)整階段:纖維處在應(yīng)力作用下,

當(dāng)定型溫度到達(dá)之后,纖維結(jié)構(gòu)中的較弱次價(jià)交

鍵即被破壞,纖維分子鏈重新取向排列。

冷卻階段:織物離開拉幅定型機(jī)之前進(jìn)行快

速冷卻,于是織物的形狀就按照纖維分子新的排

列狀態(tài)固定下來。

由于使用導(dǎo)熱油爐的加熱溫度較高,導(dǎo)熱油

出口溫度一般都在 250℃以上,具有低壓高溫的特

性;因此,拉幅定型機(jī)的供熱源可以采用導(dǎo)熱油

爐循環(huán)加熱系統(tǒng)進(jìn)行供熱。而熱定型機(jī)的溫度主

要指烘房溫度、布面溫度以及脫鋏布面溫度???/p>

物經(jīng)過高溫定形出烘房后,需要以適當(dāng)?shù)睦鋮s速

率對(duì)織物進(jìn)行冷卻使分子鏈的結(jié)構(gòu)和形態(tài)迅速穩(wěn)

定下來,這樣其定型效果才能持久。

二、導(dǎo)熱油的氧化反應(yīng)

導(dǎo)熱油與空氣中的氧氣接觸時(shí)會(huì)發(fā)生氧化反

應(yīng),氧化的結(jié)果是生成有機(jī)酸、縮聚成膠泥、形

成膠質(zhì),它們的化學(xué)成分很復(fù)雜,且其性質(zhì)很不

穩(wěn)定,受熱時(shí)極易發(fā)生變化,同時(shí)也會(huì)繼續(xù)被氧

化生成不同性質(zhì)的其他物質(zhì)。這些氧化物使導(dǎo)熱

油的粘度增加,有機(jī)酸則會(huì)對(duì)爐管及金屬設(shè)備造

成腐蝕[1]。

導(dǎo)熱油的氧化速度與溫度有關(guān),在溫度為 100℃

以下,導(dǎo)熱油與空氣接觸發(fā)生氧化不明顯;而當(dāng)

導(dǎo)熱油溫度達(dá)到 200℃以上,導(dǎo)熱油與空氣接觸發(fā)

生氧化就會(huì)以較高的速度進(jìn)行。導(dǎo)熱油作為傳熱

介質(zhì)長期工作在高溫條件下,從而使得高溫環(huán)境

下的導(dǎo)熱油與空氣接觸時(shí),其氧化反應(yīng)速度比在

常溫下氧化高出數(shù)十倍甚至上百倍。

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敞開式導(dǎo)熱油循環(huán)供熱系統(tǒng)中的敞開式高位

膨脹槽正好是一個(gè)具備高溫、空氣、導(dǎo)熱油等三

個(gè)快速氧化基本條件的環(huán)境,這就是導(dǎo)熱油極其

容易在敞開式高位膨脹槽內(nèi)發(fā)生快速氧化和變質(zhì)

的原因。而循環(huán)供熱系統(tǒng)中的操作條件不穩(wěn)定造

成的導(dǎo)熱油工作溫度上下波動(dòng),則是推動(dòng)導(dǎo)熱油

加速氧化的催化劑。

特別是在間歇式操作的熱定機(jī)烘房內(nèi)的供熱

系統(tǒng)中、或者是供熱系統(tǒng)的使用熱負(fù)荷及其操作

溫度頻率變化的導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)中,由于敞開式

高位膨脹槽內(nèi)的導(dǎo)熱油液位會(huì)隨著供熱系統(tǒng)中導(dǎo)

熱油操作溫度的波動(dòng)而發(fā)生大幅波動(dòng),從而使得

敞開式高位膨脹槽內(nèi)的導(dǎo)熱油溫度相較于其他具

有穩(wěn)定供熱負(fù)荷的循環(huán)系統(tǒng)溫度更高,并且還會(huì)

造成敞開式高位膨脹槽的內(nèi)部空氣與外部空氣頻

繁流動(dòng),空氣和導(dǎo)熱油的攪動(dòng)接觸更加劇烈,導(dǎo)

熱油與空氣中的氧氣接觸時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)更加快,

導(dǎo)熱油的氧化后果就越發(fā)嚴(yán)重[2]。

在導(dǎo)熱油液相循環(huán)供熱系統(tǒng)運(yùn)行過程中,所

使用的導(dǎo)熱油與空氣或具有氧化作用的物質(zhì)接觸、

且發(fā)生氧化反應(yīng)的情況。氧化會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)熱油的化

學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化,使導(dǎo)熱油變質(zhì)劣化、且形成氧

化產(chǎn)物。由于氧化產(chǎn)物具有更低的熱穩(wěn)定性,使

其黏度、中和值、閃點(diǎn)、自燃點(diǎn)、導(dǎo)熱系數(shù)等物

性參數(shù)均不相同,故會(huì)導(dǎo)致傳熱惡化和引發(fā)安全

事故。導(dǎo)熱油溫度越高,與空氣接觸的機(jī)會(huì)越多,

接觸時(shí)間越長,導(dǎo)熱油被氧化的速度也會(huì)越快,

氧化所導(dǎo)致的危害性也就越大。

因此,最高允許使用溫度為 300℃以上的導(dǎo)熱

油,由于在操作條件下其工作溫度較高,容易導(dǎo)

致高位膨脹槽內(nèi)導(dǎo)熱油的氧化后果非常嚴(yán)重,故

不應(yīng)該在敞開式液相循環(huán)供熱系統(tǒng)中使用,而應(yīng)

該采用封閉式導(dǎo)熱油液相循環(huán)系統(tǒng)。

三、封閉式導(dǎo)熱油液相循環(huán)供熱系統(tǒng)

導(dǎo)熱油液相循環(huán)供熱系統(tǒng)是將導(dǎo)熱油爐的進(jìn)

油口與循環(huán)油泵出油口緊密相連,因此,導(dǎo)熱油

爐本體的工作壓力較高,通常是整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)導(dǎo)

熱油壓力最高的區(qū)段,而循環(huán)供熱系統(tǒng)中的熱定

型機(jī)烘房內(nèi)的導(dǎo)熱油工作壓力比較低。由于液相

循環(huán)供熱系統(tǒng)中的管道網(wǎng)路回油是經(jīng)過循環(huán)油泵

吸入加壓后,被輸送進(jìn)入導(dǎo)熱油爐本體中加熱升

溫的;所以,循環(huán)油泵的工作溫度較低。油氣分

離器布置在整個(gè)循環(huán)回路中的導(dǎo)熱油壓力最低區(qū)

域,并通過循環(huán)系統(tǒng)的膨脹管與高位膨脹槽相通。

因此,高位膨脹槽的功能除了吸收導(dǎo)熱油受熱膨

脹量、補(bǔ)充導(dǎo)熱油以外,還能夠起到循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)

導(dǎo)熱油的定壓作用。

過濾器通常緊接在循環(huán)油泵的入口處,以便

過濾去除導(dǎo)熱油在高溫條件下形成的聚合物和殘

渣[3]。封閉式液相循環(huán)供熱系統(tǒng)則是配置了氮?dú)饷?/p>

封罐,并應(yīng)當(dāng)與高位膨脹槽互相連通,其作用是

阻止高位膨脹槽內(nèi)的導(dǎo)熱油與空氣接觸,防止導(dǎo)

熱油接觸空氣后發(fā)生快速氧化和變質(zhì)劣化。對(duì)于

封閉式高位膨脹槽,應(yīng)在低位儲(chǔ)油槽上安裝安全

排放閥;如果導(dǎo)熱油爐與循環(huán)系統(tǒng)可以斷開,則

應(yīng)在循環(huán)系統(tǒng)和高位膨脹槽上均應(yīng)裝安全排放裝

置。封閉式高位膨脹槽上除安裝安全閥外,還應(yīng)

安裝壓力表。

選用高位膨脹槽型號(hào)時(shí),必須注意高位膨脹

槽的膨脹容積,根據(jù)熱定型機(jī)烘房內(nèi)的導(dǎo)熱油管

道系統(tǒng)總的用油量進(jìn)行測(cè)算,計(jì)算出循環(huán)供熱系

統(tǒng)用油總量的最大油膨脹量,按照循環(huán)系統(tǒng)用油

總量的 1.3 倍左右選用高位膨脹槽的容積,以保證

高位膨脹槽有足夠的膨脹容量來容納循環(huán)系統(tǒng)用

油量的熱油膨脹量,不會(huì)讓膨脹油量溢出高位膨

脹槽,從而造成導(dǎo)熱油浪費(fèi)或引起安全事故,進(jìn)

而保證導(dǎo)熱油爐和熱定型機(jī)的安全運(yùn)行。

在考慮采取多臺(tái)導(dǎo)熱油爐合用一臺(tái)高位膨脹

槽時(shí),應(yīng)注意防止高位膨脹槽與各臺(tái)導(dǎo)熱油爐相

連接膨脹管的結(jié)構(gòu)和位置是否合理,以避免由于

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各臺(tái)導(dǎo)熱油爐的熱油溫度不同而導(dǎo)致將膨脹管變

為循環(huán)管。另外,還需要注意使用多臺(tái)導(dǎo)熱油爐

同時(shí)運(yùn)行時(shí),合用一臺(tái)高位膨脹槽內(nèi)的導(dǎo)熱油溫

度上升過高,將會(huì)引起導(dǎo)熱油過快地氧化變質(zhì),

使導(dǎo)熱油的傳熱性能變得更差。

四、氮?dú)飧采w密封保護(hù)系統(tǒng)

任何一種型號(hào)的導(dǎo)熱油在加熱升溫的情況下

都會(huì)發(fā)生分解,分解出來的低沸點(diǎn)組份和高沸點(diǎn)

組份。如果導(dǎo)熱油在長期過熱后發(fā)生深度分解,

則會(huì)生成碳粒而結(jié)焦。導(dǎo)熱油分解出的低沸點(diǎn)組

份以氣體形式從高位膨脹槽的放空管排出,分解

出的高佛點(diǎn)組份則會(huì)使導(dǎo)熱油粘度增加。導(dǎo)熱油

的熱分解速度是與導(dǎo)熱油的加熱溫度成正比,而

當(dāng)導(dǎo)熱油的加熱溫度超過一定的溫度限度之后,

則導(dǎo)熱油的熱分解速度也會(huì)成倍增長。

導(dǎo)熱油供熱循環(huán)系統(tǒng)可分為敞開式循環(huán)系統(tǒng)

和封閉式循環(huán)系統(tǒng),敞開式循環(huán)系統(tǒng)是指與大氣

相通的導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng),敞開式循環(huán)系統(tǒng)中至少

應(yīng)該有一處與大氣直接相通。封閉式循環(huán)系統(tǒng)是

表示與大氣相互隔離的導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng),封閉式

循環(huán)系統(tǒng)或是采用惰性氣體(氮?dú)猓└采w,或是

采用液封裝置與大氣相互隔離。與敞開式循環(huán)系

統(tǒng)相比,封閉式循環(huán)系統(tǒng)減小了直接向外部環(huán)境

泄漏導(dǎo)熱油的概率,提高了封閉式循環(huán)系統(tǒng)的安

全性,并且有效地降低了封閉式循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)高溫

導(dǎo)熱油發(fā)生氧化的可能性。

對(duì)于具有揮發(fā)性、或有毒、易燃和危害環(huán)境

安全的有機(jī)熱載體,應(yīng)當(dāng)在封閉式循環(huán)系統(tǒng)中使

用,以減少由于有機(jī)熱載體排放和泄漏所導(dǎo)致的

人身安全和環(huán)境危害事故[4]。另外,選擇敞開式循

環(huán)系統(tǒng)或封閉式循環(huán)系統(tǒng),還應(yīng)當(dāng)考慮所選用導(dǎo)

熱油的特性及其工作溫度。因?yàn)閷?dǎo)熱油的氧化安

定性和循環(huán)供熱系統(tǒng)的工作溫度決定其在操作條

件下發(fā)生氧化變質(zhì)的可能性大小以及氧化反應(yīng)速

度。

實(shí)際上無論何種型號(hào)的導(dǎo)熱油,在循環(huán)供熱

系統(tǒng)的操作條件下利用導(dǎo)熱油具有的氧化安定性

抵抗氧化反應(yīng),其實(shí)際作用都是非常有限的,尤

其是在導(dǎo)熱油工作溫度較高(超過 320℃)、且與

空氣直接接觸的敞開式高位膨脹槽內(nèi)。而絕大多

數(shù)敞開式循環(huán)系統(tǒng)中使用的導(dǎo)熱油是由于發(fā)生了

氧化問題才大大縮短了其使用壽命,與那些封閉

式循環(huán)系統(tǒng)中使用導(dǎo)熱油的使用效果相比,敞開

式循環(huán)系統(tǒng)中運(yùn)行的導(dǎo)熱油使用壽命僅僅是封閉

式循環(huán)系統(tǒng)中運(yùn)行的導(dǎo)熱油使用壽命的 1/2 或 1/3。

在導(dǎo)熱油循環(huán)供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)中,將間歇

操作方式和操作條件頻繁變化的循環(huán)系統(tǒng)、以及

使用導(dǎo)熱油數(shù)量較大的供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)成封閉式循

環(huán)系統(tǒng),除了考慮系統(tǒng)本身操作安全方面的因素

外,還因?yàn)槠溲h(huán)系統(tǒng)操作方式和操作條件更加

容易導(dǎo)致導(dǎo)熱油發(fā)生氧化,并使得在役使用的導(dǎo)

熱油質(zhì)量在短期時(shí)間內(nèi)快速變質(zhì)劣化,從而會(huì)造

成油品的資源浪費(fèi),使得生產(chǎn)加工企業(yè)產(chǎn)生較大

的經(jīng)濟(jì)損失。

所以,應(yīng)該將此類循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成封閉式循

環(huán)系統(tǒng),這樣從保證安全生產(chǎn)、降低操作成本或

是節(jié)約資源的角度來考慮,采用封閉式循環(huán)系統(tǒng)

都是一種最佳設(shè)計(jì)選擇和有效預(yù)防的安全保護(hù)措

施。

五、導(dǎo)熱油的安全保護(hù)措施

導(dǎo)熱油爐的出口熱油溫度不等于導(dǎo)熱油的最

高溫度,這是因?yàn)閷?dǎo)熱油在爐管受熱面內(nèi)流動(dòng)時(shí),

附著在爐管金屬表面有一層油膜,這層油膜處于

層流狀態(tài),依靠傳導(dǎo)傳熱。爐管內(nèi)導(dǎo)熱油的流動(dòng)

速度越快、油膜層的厚度越薄、傳熱效果也就越

好。爐子內(nèi)導(dǎo)熱油的最高溫度應(yīng)該是這層油膜的

溫度,稱之為最高液膜溫度,該油膜溫度接近于

爐管受熱面的金屬壁溫,它比爐管中心流動(dòng)的導(dǎo)

熱油溫度要高出 20℃~50℃。

而在導(dǎo)熱油爐開始點(diǎn)火升溫時(shí)[5],因?yàn)閷?dǎo)熱油

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的溫度低、粘度大、流速低、油膜較厚,所以必

須嚴(yán)格控制升溫速度,以免局部過熱而發(fā)生超溫。

因此,在導(dǎo)熱油爐使用過程中為了防止油膜溫度

過高,應(yīng)該注意不要發(fā)生超溫現(xiàn)象。

當(dāng)熱定型機(jī)的烘房溫度上不去時(shí)、導(dǎo)熱油供

熱量不足時(shí),不能盲目采用提高導(dǎo)熱油爐出口熱

油溫度的辦法,而是要先查明熱定型機(jī)烘房內(nèi)導(dǎo)

熱油散熱器的供熱量不足原因;當(dāng)導(dǎo)熱油爐的出

口熱油溫度超過了預(yù)定溫度、超溫警報(bào)裝置發(fā)出

報(bào)警信號(hào)時(shí),應(yīng)該及時(shí)降低導(dǎo)熱油出口溫度。當(dāng)

熱定型機(jī)烘房的用熱量減少或者暫時(shí)停用時(shí),要

打開導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)的旁路閥門,以維持導(dǎo)熱油

爐內(nèi)一定量的導(dǎo)熱油循環(huán)流量、流速,同時(shí)迅速

調(diào)整降低燃料的燃燒量、降低爐膛內(nèi)的溫度,從

而防止導(dǎo)熱油出現(xiàn)過熱超溫事故。

在導(dǎo)熱油爐使用過程中要維持高位膨脹槽內(nèi)

的液位,隔絕高溫導(dǎo)熱油直接與空氣接觸,避免

導(dǎo)熱油的高溫氧化。高位膨脹槽內(nèi)最好采用充填

氮?dú)飧采w密封保護(hù)措施。若是無充填氮?dú)獗Wo(hù)的

高位膨脹槽內(nèi)可以維持一定液位,膨脹管與膨脹

槽的外表面不要進(jìn)行保溫;另外,在夏天要求避

免太陽光直接輻射到高位膨脹槽體上,其目的就

是要防止高位膨脹槽內(nèi)的導(dǎo)熱油溫度不要超過

70℃。

導(dǎo)熱油應(yīng)該采取定期抽樣化驗(yàn),及時(shí)更換、

更新,因?yàn)閷?dǎo)熱油一旦開始變質(zhì)劣化,就會(huì)引起

惡性循環(huán),導(dǎo)熱油的粘度越大、流速越低、傳熱

越惡化、油溫越高、熱分解越加劇。所以,導(dǎo)熱

油應(yīng)該定期檢測(cè)。

導(dǎo)熱油在使用過程中由于發(fā)生熱分解,使輕

餾分以氣相形式排出;另外,導(dǎo)熱油在使用過程

中也有自然損耗,因此需要定期補(bǔ)充新的導(dǎo)熱油[6]。

補(bǔ)充新的導(dǎo)熱油應(yīng)注意采用同一廠家生產(chǎn)的同一

牌號(hào)產(chǎn)品,而且在使用前最好能抽樣化驗(yàn)認(rèn)可,

以避免不同牌號(hào)導(dǎo)熱油的混用現(xiàn)象發(fā)生。

六、結(jié)束語

合成纖維在紡絲成形中熱處理時(shí)間短,存在

內(nèi)應(yīng)力。在織造和染整加工中,又受到拉伸和扭

曲等機(jī)械力的反復(fù)作用,使織物的線圈幾何形狀

和幅寬有所變化,因而產(chǎn)生變形和收縮,影響到

產(chǎn)品的質(zhì)量。熱定型的目的主要是使織物在張力

作用下加熱至所需溫度,使纖維分子鏈段的熱運(yùn)

動(dòng)加劇,從而分子重新組合、排列,內(nèi)應(yīng)力達(dá)到

相對(duì)穩(wěn)定。

因此,熱定型加工可以提高織物的尺寸穩(wěn)定

性,增強(qiáng)抗皺性能,同時(shí)對(duì)織物的強(qiáng)力、手感、

抗起毛起球和表面平整等性能也有一定的改善和

改變。熱定型是后整理的主要工序,織物通過熱

定型機(jī)的機(jī)械作用以及化學(xué)試劑的防縮、增軟、

增硬等作用,使織物達(dá)到一定的縮水、密度、手

感,并能達(dá)到門幅整齊劃一、線條平整、紋路清

晰的外觀效果。

導(dǎo)熱油一般在 200℃~330℃溫度范圍內(nèi)使用,

由于其具有使用溫度范圍寬、操作壓力低、溫控

精度高、對(duì)設(shè)備無腐蝕等優(yōu)點(diǎn);所以,導(dǎo)熱油成

為印染行業(yè)中熱定型機(jī)常用的傳熱介質(zhì)。而導(dǎo)熱

油的氧化與供熱循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行溫度有直接關(guān)系,

導(dǎo)熱油在 60℃以下時(shí),氧化反應(yīng)非常緩慢,但在

60℃以上時(shí),氧化反應(yīng)速度逐漸加快,溫度每升

高 10℃氧化速率約增加一倍。

導(dǎo)熱油的使用溫度越高,與空氣或具有氧化

作用的物質(zhì)接觸機(jī)會(huì)越多、接觸時(shí)間越長,則導(dǎo)

熱油的氧化速度越快,并且還極大縮短了導(dǎo)熱油

的使用壽命。而導(dǎo)熱油發(fā)生氧化反應(yīng)的部位主要

在高位膨脹槽內(nèi);因而防止導(dǎo)熱油發(fā)生氧化的最

有效方法是在高位膨脹槽內(nèi)采用惰性氣體(氮?dú)?/p>

覆蓋密封)使導(dǎo)熱油與空氣相互隔離。

因此,采用氮?dú)飧采w密封保護(hù)系統(tǒng)不僅可以

使高位膨脹槽內(nèi)導(dǎo)熱油與空氣有效隔離、防止導(dǎo)

熱油發(fā)生氧化,還能夠延長導(dǎo)熱油的使用壽命,

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并且還可以杜絕導(dǎo)熱油使用過程中在高位膨脹槽

內(nèi)產(chǎn)生的噴油、泄漏、著火等安全問題。

在導(dǎo)熱油爐開車調(diào)試及導(dǎo)熱油循環(huán)供熱系統(tǒng)

升溫操作時(shí),導(dǎo)熱油溫度根據(jù)升溫曲線緩慢升至

260℃時(shí),導(dǎo)熱油脫除揮發(fā)性輕組份結(jié)束,此時(shí)開

啟氮?dú)飧采w密封保護(hù)裝置。使用氮?dú)飧采w密封保

護(hù)系統(tǒng)時(shí),從加入氮?dú)饨涌谙蚋呶慌蛎洸鄢淙氲?/p>

氣,調(diào)整氮?dú)鉁p壓閥和泄壓閥,控制氮?dú)饷芊鈮?/p>

力,如果氮?dú)飧采w密封保護(hù)系統(tǒng)的壓力突然升高

時(shí),除了采用手工放空外,還可采取安全閥自動(dòng)

開啟泄壓。

參考文獻(xiàn):

[1]汪琦,張慧芬,俞紅嘯等. 預(yù)防導(dǎo)熱油變質(zhì)劣化的智能監(jiān)

測(cè)系統(tǒng)研究[J].上海節(jié)能,2020,No.9(第 9 期):1010-1014.

[2]汪琦,俞紅嘯,張慧芬等. 導(dǎo)熱油爐循環(huán)供熱系統(tǒng)與導(dǎo)熱

油使用運(yùn)行研究[J].上海化工,2018,43(4):30-33.

[3]汪琦,張慧芬,俞紅嘯等. 導(dǎo)熱油循環(huán)供熱系統(tǒng)在熱定型

機(jī)中的應(yīng)用[J].染整技術(shù),2020,42(5):25-31.

[4]汪琦,俞紅嘯,張慧芬等. 導(dǎo)熱油爐和供熱系統(tǒng)的泄漏原

因及處置方法[J].工業(yè)爐,2017,39(3):39-41.

[5]汪琦,俞紅嘯,張慧芬等.導(dǎo)熱油爐開車調(diào)試和升溫操作

[J]. 上?;?2015,40(12):14-16.

[6]汪琦,張慧芬,俞紅嘯等. 導(dǎo)熱油爐補(bǔ)充添加導(dǎo)熱油混合

方法及注意事項(xiàng)[A].第十三屆廣東紡織助劑行業(yè)協(xié)會(huì)年會(huì)

論文集[C].廣東佛山,2021 年 9 月:347-353.

作者簡介:

汪琦,碩士,高級(jí)工程師,長期從事熱載體

加熱技術(shù)、新能源技術(shù)、節(jié)能減排技術(shù)、熱油爐、

熱風(fēng)爐、熱水爐、熔鹽爐、道生爐、聯(lián)苯爐、焚

燒爐、生物質(zhì)氣化爐的設(shè)計(jì)研究開發(fā)工作。

手 機(jī):13311629783 13817605032

郵 箱:13817605032@163.com

地 址:上海市長寧支路 237 弄 1 號(hào) 504 室

上海熱油爐設(shè)計(jì)開發(fā)中心

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梭織印染液堿控制途徑與技巧

鄒臘牙

(江西恩達(dá)集團(tuán)科技有限公司 江西分宜 200336)

摘 要:染化料、助劑、液堿是染整過程化學(xué)處理中三大重要藥劑,在梭織物加工過程中液堿

的使用更為常用,其在“成本、質(zhì)量與環(huán)?!鄙嫌绊懪e足輕重。鑒于液堿管控的重要性,經(jīng)梳理、

總結(jié)過去的生產(chǎn)經(jīng)歷,從物資管理開始,到生產(chǎn)使用與回用降耗,把液堿合理的使用進(jìn)行相應(yīng)闡述。

關(guān)鍵詞:梭織印染;液堿;物資管理;生產(chǎn)管控;絲光設(shè)備

前 言

液堿科學(xué)合理的使用,并把它控制到極致是

件非常不容易的事,看似平凡實(shí)為不簡單,多數(shù)

企業(yè)有管控,但忽略的也不少,把它形成完整的

體系鏈,連貫運(yùn)作并取得好成績往往卻很難。因

為成功不但要有高分?jǐn)?shù)的一次成功率外,還需要

圍繞液堿使用特性,為管理創(chuàng)造條件,并嚴(yán)格執(zhí)

行相應(yīng)的制度與控制技巧,加之持之以恒,才有

機(jī)會(huì)成功。

1. 物資管理

1.1 物資采購

采購原則是在保障交期、數(shù)量與質(zhì)量基礎(chǔ)上

采購到最合適價(jià)格產(chǎn)品,采購過程中注意規(guī)范采

購流程與操作,搜集市場(chǎng)情報(bào)與了解生產(chǎn)中使用

情況,提供可代替或備用的供應(yīng)商等。投資人更

要懂得管控好物資采購的利益鏈,往往保障大宗

原材料價(jià)格、質(zhì)量、數(shù)量就是從這開始,實(shí)現(xiàn)后

序可持續(xù)發(fā)展。切斷或最大限度地降低采購的利

益鏈?zhǔn)窃搭^管控, 進(jìn)行強(qiáng)有力科學(xué)考核只是管理

上的工具。

1.2 物資檢測(cè)

物資的安全檢測(cè)是保障重量與質(zhì)量重要管理

工具,重量過磅檢測(cè)主要采用倉管員、保安與送

貨員三者相互磅單,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督。質(zhì)量檢測(cè)由工廠

化驗(yàn)室派專人負(fù)責(zé)倉管員協(xié)同完成。

1.3 安全存儲(chǔ)

液堿的安全存儲(chǔ)包括采購濃堿與回收過來的

淡堿,原則上它們的溫度是常溫,且濃度保持恒

定(包括淡堿),這樣即能保證后面生產(chǎn)上工藝的

穩(wěn)定與容易簡單操作,又能在最小操作成本條件

下保證淡堿溫度上的常溫與濃度上的恒定。

淡堿回收池必須儲(chǔ)存量要大,并安裝在地下,

淡堿回收時(shí)溫度高且濃度也不穩(wěn)定,經(jīng)過抽送到

地下儲(chǔ)存的上百噸或幾百噸的大池子,溫度經(jīng)過

時(shí)間冷卻與地下涼/濕氣、還有原有存儲(chǔ)的大面積

常溫淡堿中和溫度自然下降。抽送過去回收淡堿

融入大面積濃度恒定淡堿當(dāng)中,如同一滴水融入

汪洋大海,對(duì)原有的淡堿濃度幾乎不會(huì)起變化。

所以,遠(yuǎn)遠(yuǎn)好過安裝在地面上的小儲(chǔ)存池,

濃度隨機(jī)臺(tái)工藝變化而變化極不穩(wěn)定,忽高忽低,

淡堿回收溫度也超高、難下降,不利于染色機(jī)中

車與前處理冷堆機(jī)化料所需工藝溫度與濃度。

2.生產(chǎn)管控

2.1 工藝制定

采購液堿與回收淡堿在梭織企業(yè)主要用在前

處理與染色車間,其中前處理占絕大部分,特別

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是絲光機(jī)。液堿工藝制定根據(jù)品種規(guī)格、顏色深

淺與服用性能來決定,特別要注重染色“重現(xiàn)性”,

工藝不能隨意更改,一些淺色、白色或要求不高,

客戶不要求光澤的可降低濃度或不絲光,一些特

殊纖維面料(如:棉莫代爾、莫代爾、棉天絲、

純天絲、棉人棉、棉人棉彈等)可輕絲光、假絲

光、一個(gè)料槽半絲光或汽蒸箱堿蒸等,目的保證

工藝前提下把液堿作用充分發(fā)揮到極致。

2.1.1 淡堿回收儲(chǔ)備池安裝“地下、池大、過

濾”,確保干凈(少花毛)、常溫、濃度穩(wěn)定。

2.1.2 生產(chǎn)所需液堿工藝濃度原則上 100%充

分利用淡堿調(diào)配,不用清水調(diào)配,節(jié)約濃堿,減

輕排污。

2.1.3 濃堿采購選購高濃度來調(diào)配(如 40~

42%),少采購或不采購相對(duì)較低的(如 30~32%),

避免淡堿兌不完直接排放,目的是多回收多利用

淡堿,節(jié)約濃堿減少環(huán)保壓力。

2.1.4 工藝根據(jù)品種規(guī)格與顏色深淺制定,計(jì)

劃安排盡量同工藝、同品種、同安排,計(jì)劃少調(diào)

整、少變動(dòng);盡量避免少停機(jī)臺(tái)、少換品種、少

換工藝,為生產(chǎn)一次成功率創(chuàng)造條件。

2.2 絲光操作

合理使用液堿與淡堿回收主要在絲光機(jī),原

則上料槽內(nèi)充分浸透,軋輥擠壓干凈少帶堿進(jìn)鏈

鋏,布鋏上盡淋盡吸最大限度地吸盡堿液(老設(shè)

備車速在 80 米/分以下,使用五沖五吸,噴淋堿的

溫度 80 度左右;新設(shè)備車數(shù)在 80 米/分以上,沖

洗堿的道數(shù)適量增加),后段水洗充分機(jī)臺(tái)與淡堿

無花毛或少花毛。

2.2.1 絲光設(shè)備

配料用濃堿與淡堿,有條件的用自控配料系

統(tǒng)(配料),料槽浸堿充分,軋輥重力要大,軋輥

兩邊調(diào)壓閥靈敏,膠輥彈性要好,與平整度齊擠

壓才能干凈,最大限度少帶堿進(jìn)沖淋。料槽二道

軋輥(特別是最后一道)重力不得少于 3 公斤甚

至更高,有條件的最好用重軋擠壓干凈,最大限

度少帶堿進(jìn)沖淋。軋輥彈性必須好且平整,左、

中、右軋余率公差控制在 5%以內(nèi)邊中好,異常及

時(shí)更換或修整。

2.2.2 淡堿淋吸

布鋏上的淋吸或直輥水洗必需保證最大限度

地能噴與能吸,花毛一定過濾干凈,同時(shí)淡堿溫

度也要保證在 70~80 度左右,布面少帶堿進(jìn)入后

段水洗。

2.2.3 后段水洗

半制品經(jīng)浸堿鏈鋏或直輥擴(kuò)幅后進(jìn)入水洗去

堿處理(各水洗噴淋全部加熱利于去堿),洗水根

據(jù)方法不同一般分為三段進(jìn)行即:出鏈鋏直輥洗

水槽加前面兩個(gè)蒸汽箱為一段,直輥洗水槽與出

鏈鋏第一軋車噴淋直接用后面水洗箱熱回用水,

此段淡堿經(jīng)過濾抽送到儲(chǔ)存?zhèn)涑亍?/p>

注意:為加強(qiáng)水洗(特別是難洗濃度高的厚

織物)兩個(gè)大的汽蒸箱水洗保持 90 度左右外,上

面加開點(diǎn)蒸汽。其他水洗箱噴淋用清水加蒸汽(熱

噴淋有利于去堿)不能用回收淡堿,中和槽加酸

看工藝制定,不升溫原則上保持常溫即可,化料

設(shè)備有自控最好,若手動(dòng),化料一定不能直接用

濃酸追加,需料缸化好需要工藝濃度料再追加(容

易化料準(zhǔn)確)。

2.2.4 絲光技巧

傳統(tǒng)的絲光工藝原則上都是前后兩個(gè)料槽幾

乎相同的濃度,隨著新的面料不斷創(chuàng)新,對(duì)絲光

的要求越來越高,不再單純的光澤、增深、去皺、

尺寸穩(wěn)定,有些功能要增加,有些卻要減少或去

除,很多新品種能否試驗(yàn)成功,很大程度取決于

品種能否絲光成功,所以,對(duì)絲光工藝與方法要

做出調(diào)整,適應(yīng)新品種的服用性。

日本在面料的研發(fā)創(chuàng)新上很前衛(wèi),記得 2012

年公司派我們?nèi)ト毡緦W(xué)習(xí) 3 個(gè)多月時(shí)間,并誠邀

日本專家來工廠指導(dǎo)大半年;2013 年公司開始研

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發(fā)新品種,為迎合新品種服用性推出了特輕絲光、

假絲光、一個(gè)料槽半絲光等,特別是 2013 年中旬

試驗(yàn)成功棉莫代爾與其他新品種輕絲光,后期單

單這個(gè)品種 3000 萬米/年產(chǎn)量。其實(shí)無論怎樣變都

離不開它的工藝原理,熟悉掌握它們的屬性找尋

規(guī)律,經(jīng)生產(chǎn)小樣調(diào)試、大樣跟蹤、大貨試生產(chǎn)

到最后批量正常生產(chǎn)。

2.2.4.1 傳統(tǒng)絲光原則上前后料槽堿濃度相差

不大,前面略低一點(diǎn)點(diǎn)。

2.2.4.2 在一定濃度下堿與纖維作用成正比,

濃度越高作用越大,濃度越低作用越小。

2.2.4.3 纖維遇堿收縮、溶脹、強(qiáng)力下降,特

別是一些特殊面料與紗支細(xì)布身薄的。

2.2.4.4 干布與濕布絲光存在著濕布轉(zhuǎn)換成干

布的轉(zhuǎn)換率過程,前后料槽濃度相差過大也可以

用轉(zhuǎn)換率來解釋。

2.2.4.5 堿在一定時(shí)間內(nèi)與纖維作用時(shí)間成正

比,這只是大概念,有些透性吸水性好的或其他

特性纖維品種有差異。

2.2.4.6 絲光工藝制定一般品種多數(shù)按傳統(tǒng)方

式,其他特殊品種、面料或易斷又需幅完根據(jù)上

述堿與纖維屬性制定出相應(yīng)的工藝。例如:有些

多次絲光或本身密度高造成布身硬或色布復(fù)絲光,

由于堿濃度高紗支收縮造成第一料槽導(dǎo)輥起皺過

不去,把第一料槽堿濃度換成低濃度就好了;有

些色布拉幅時(shí)下機(jī)布面保持 6~7 成干(料槽濃度

不變,也就是半干絲光);有些面料(如棉莫代爾、

天絲類等)濕強(qiáng)力特別差,遇堿溶脹,第一料槽

換成清水,第二料槽換成濃度低的淡堿,再經(jīng)其

他方面努力也可能成功過。

2.3 淡堿回收

淡堿回收方式原則上采用直接回收,不做其

他方式處理(如淡堿蒸濃設(shè)備投資高,蒸汽用量

大,成本太高不劃算),成本節(jié)約回收了水和堿。

淡堿回收采用“濃度分離法”,也就是根據(jù)淡堿濃

度高低分兩類進(jìn)行回收,如絲光機(jī)鏈鋏段與皂洗

段濃度偏高的過濾花毛后,抽送到淡堿罐儲(chǔ)存,

經(jīng)溫度冷卻與濃度自動(dòng)調(diào)均穩(wěn)定后回用;后段水

洗濃度很低,直接抽送給煮漂中當(dāng)回收水用,不

用經(jīng)儲(chǔ)存后使用。

2.4 淡堿過濾

纖維經(jīng)生產(chǎn)過程中摩擦、水洗、機(jī)械作用、

藥劑處理、燒毛等方式脫落懸浮于液體中或沾在

設(shè)備表面形成花毛或污跡,然后經(jīng)生產(chǎn)沾附于布

面造成染色或印花時(shí)形成色點(diǎn)、色花等布面疵點(diǎn)。

花毛更多會(huì)堵塞設(shè)備造成生產(chǎn)不正常,印染企業(yè)

花毛過濾應(yīng)當(dāng)一件非常重要的事來抓,花毛過濾

看似簡單,實(shí)際做好十分繁鎖,往往不容易讓人

重視,應(yīng)道道工序應(yīng)常抓不懈,設(shè)備廠商推出的

過濾設(shè)備品種繁多效果參差不齊,綜合原因:

(1)布面的干凈才能生產(chǎn)出干凈的產(chǎn)品,設(shè)

備的清潔與花毛的過濾是布面干凈主要途徑,自

控過濾花毛設(shè)備很多參差不齊效果不一,無論是

再好的自控花毛過濾系統(tǒng)都離不開人的管理。

(2)纖維由于機(jī)械作用、藥劑處理、燒毛等

方式脫落懸浮于液體中或沾在機(jī)臺(tái)上,需要清潔

與過濾才能干凈?;捎谳p、細(xì)、密,且懸浮

于液體與空氣中,隨空氣與液體流動(dòng)移動(dòng)沾附于

布面,安裝細(xì)小密集的過濾網(wǎng),即使更密、更細(xì)

小的過濾網(wǎng),時(shí)間長些或水流量壓力大些花毛通

過,給過濾帶來非常大的困難。

2.4.1 影響過濾幾大因素

2.4. 1 設(shè)備過臟、清潔不到位、機(jī)臺(tái)殘留花毛

過多,特別是毛灰過多部位,如燒毛機(jī)、大蒸箱

內(nèi)部、直輥槽內(nèi)與絲光鏈鋏下面的回收池都是重

點(diǎn)清潔與過濾對(duì)象。

2.4. 2 過濾時(shí)不管是自動(dòng)過濾設(shè)備還是工廠

自加工安裝,過濾網(wǎng)盡量要密,且平放安裝,水

流量壓力不要過大,花毛會(huì)隨液體流向下工序,

起不到過濾效果。過濾池過濾網(wǎng)安裝時(shí)盡量不要

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垂直安裝,因?yàn)榇怪卑惭b清潔時(shí)就要直拔,直拔

就會(huì)因重力花毛脫落水池中,隨水流到下工序,

未起到過濾效果,這些細(xì)節(jié)往往很容易忽略。各

水洗箱軋車與絲光機(jī)鏈鋏噴淋管下面都要平放,

加裝過濾網(wǎng)。

2.4. 3 花毛過濾與機(jī)臺(tái)清潔生產(chǎn)應(yīng)按一件非

常任務(wù)工作去完全,只有布面干干凈凈,生產(chǎn)才

能順順暢暢。

3.小結(jié)

3.1 企業(yè)物資采購利益鏈會(huì)損失到原材料進(jìn)

貨價(jià)格,更多是會(huì)直接影響到進(jìn)貨品質(zhì)與難采購

到滿足于生產(chǎn)所需合適的加工產(chǎn)品。

3.2 液堿管控中淡堿回收池的安裝在“地下并

做大”,是保證濃度穩(wěn)定與降到常溫是最佳方法,

真正做到了一勞永逸。

3.3 面料新產(chǎn)品不斷涌出,針對(duì)面料的服用性

給絲光帶來挑戰(zhàn)與機(jī)遇,輕絲光工藝不斷研發(fā)。

3.4 過分相信自控設(shè)備中“所謂自控”,忽略

任何設(shè)備都需要人去管控與維護(hù),況且有些設(shè)備

在設(shè)計(jì)時(shí)并不合理。

3.5 花毛過濾看似簡單,實(shí)為十分復(fù)雜繁鎖,

需要重視道道工序常抓不懈,產(chǎn)前準(zhǔn)備做足做全,

事無具細(xì)。

作者簡介:

鄒臘牙,染整工程師,1973 年出生于江西,

二十多年印染知名大企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃/質(zhì)量/成本管

控體系與薪酬管理體系設(shè)計(jì)與管理經(jīng)歷。在工作

過程中為服務(wù)過企業(yè)贏得卓越的成績,如:2010

年榮獲上海市節(jié)能技改委員會(huì)頒發(fā)的含金量極高

榮譽(yù)獎(jiǎng)?wù)拢?011 年榮獲青島市清潔生產(chǎn)委員會(huì)頒

發(fā)的榮譽(yù)獎(jiǎng)?wù)碌?,特別是在組建與管理成本管控

體系方面取得很好成績。

同時(shí),近幾年根據(jù)多年生產(chǎn)一線親身經(jīng)歷編

寫四篇論文在國內(nèi)知名印染雜志發(fā)表如:《邊中色

差的預(yù)防與控制》;《印染成本控制途徑與方法》;

《印染企業(yè)薪酬體系的有效管理》;《“空降”高管

于印染團(tuán)隊(duì)的快速融入與管理心得》。幫助過國內(nèi)

多家知名企業(yè)組建與完善質(zhì)量/成本管控與薪酬管

理體系等。

尋求合作:為了“信仰與熱愛”尋求更合適

自己的企業(yè)合作,來實(shí)現(xiàn)人生目標(biāo)。如直接參與

或協(xié)助管理企業(yè);或組建各類管理體系等,有誠

意合作意向歡迎聯(lián)系!

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分散染料節(jié)能減排應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐(二)

彭志忠

(廣東佛山市敬展紡織材料有限公司 廣東佛山 528216)

摘 要:印染行業(yè)推進(jìn)節(jié)能減排清潔生產(chǎn),向技術(shù)密集資源節(jié)約、環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)發(fā)展,要采

用技術(shù)先進(jìn)節(jié)能環(huán)保的新工藝、新流程設(shè)備,以及有效工廠管理;以實(shí)現(xiàn)了清潔印染生產(chǎn)、污水污

泥等零排放,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。本文對(duì)滌綸分散染料染整的現(xiàn)狀進(jìn)行了概述,分析了新

時(shí)代分散染料節(jié)能減排染整技術(shù)及發(fā)展,對(duì)于我國紡織染整企業(yè)技術(shù)發(fā)展和競爭力的提升,具有非

常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞:節(jié)能減排;分散染料染色/印花;滌綸織物;低溫染色;堿性染色;免蒸水洗染色/印

(本文內(nèi)容續(xù)上篇,詳見 5 月雜志??)

3.載體染色法/低溫染色工藝

滌綸對(duì)染色條件要求較高,需采用高溫高壓

法(125~135℃溫度)或熱熔法(190~220℃溫

度)染色,高溫染色不僅浪費(fèi)能源、增加成本,

同時(shí)給滌綸及混紡纖維的染色帶來技術(shù)上的困難

及不利因素等負(fù)面影響。

載體染色法,它利用載體對(duì)滌綸中的苯環(huán)與

染料分子中的芳核間有較大分子間引力,滌綸能

吸附簡單的烴類、酚類等;由于載體與滌綸之間

的相互作用,使滌綸分子結(jié)構(gòu)松弛,提高纖維的

膨化程度,使得纖維空隙增大,染料分子易進(jìn)入

纖維內(nèi)部,使運(yùn)動(dòng)著的染料分子迅速進(jìn)入纖維空

隙區(qū)域,提高了染料分子的擴(kuò)散率,促使染料與

纖維結(jié)合,而顯著加快分散染料的上染,從而實(shí)

現(xiàn)了降低染色溫度,甚至常壓設(shè)備條件下完成滌

綸纖維分散染料染色,降低能耗節(jié)省成本。

降低溫度(載體)染色工藝可解決不適應(yīng)高

溫高壓或高溫?zé)崛廴旧臏炀]混紡(交織)織物

染色問題,可友好實(shí)現(xiàn)滌毛、滌綸拉架、滌棉或

滌腈等混紡(交織物)的不同染料的同浴一步法

染色進(jìn)行;早期常用載體有鄰苯基苯酚、聯(lián)苯、

水楊酸甲酯等,由于大都具有一定的毒性成分,

對(duì)人體及生態(tài)環(huán)境存有害,目前已不宜采用;而

應(yīng)當(dāng)選用的載體(膨脹劑)不含 APEO 及溶劑等

屬于綠色環(huán)保型產(chǎn)品,符合歐盟 REACH 法則的

SVHC,滿足危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)零排放(ZDHC)中紡

織服裝用到的化學(xué)品,其生產(chǎn)限用物質(zhì)清單MRSL

要求。

4.分散染料的堿性染色工藝

滌綸的染色通常采用分散染料在弱酸性條件

下進(jìn)行,然而滌綸及滌/棉等混紡織物在染色前的

精練、滌綸織物堿減量,以及染色后的還原清洗

均在堿性條件下進(jìn)行,如精練不勻不充分、精練

和堿減量后的水洗不充分,在酸性浴中染色時(shí)極

易引起染色不勻;由于染浴 pH 值的波動(dòng),會(huì)造成

染色色光的變化,易出現(xiàn)染色重現(xiàn)性差。

另外,在酸性浴中染色時(shí)往往會(huì)析出未洗凈

的漿料、油劑、蠟質(zhì)及滌綸的低聚物等形成焦油

斑、色斑等病疵;也沾污染色機(jī)內(nèi)壁,造成染疵

或擦傷織物,若采取滌綸堿性浴染色,可克服以

上所述酸性染色法的不足之處,提高染色質(zhì)量,

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有效解決低聚物的困擾難題,且可以減少精練和

堿減量后的水洗次數(shù)和時(shí)間;還可省略染色后的

還原清洗,減少了工序,縮短了滌綸織物染整加

工的總時(shí)間,從而可節(jié)省非??捎^的水、電、汽

等能源成本,并提高了生產(chǎn)效率。

滌綸梭織物的漿料以化學(xué)漿為主,主要采用

堿或氧化劑退漿,分散染料在弱酸性條件下對(duì)滌

綸染色是一種常規(guī)染色方法,所以滌綸織物的前

處理和染色是兩個(gè)分開的實(shí)驗(yàn)工序;在當(dāng)前能源

短缺和環(huán)境污染日趨嚴(yán)重,節(jié)能環(huán)保、簡化工藝

流程、降低成本已經(jīng)成為現(xiàn)代染整行業(yè)研究和開

發(fā)的重點(diǎn),是染整加工發(fā)展的必然趨勢(shì)。將滌綸

及滌棉(滌粘)織物前處理和分散染料染色實(shí)行

一浴法工藝是一種能夠縮短工藝流程,減少水洗

次數(shù),降低生產(chǎn)成本,節(jié)約能源的有效途徑。

耐堿型分散染料是近年來研究的熱點(diǎn),它為

滌綸堿性染色提供了可能;分散染料堿性染色工

藝,是選擇耐堿較好的分散染料在堿性浴中對(duì)滌

綸纖維織物染色,堿性勻染劑對(duì)分散染料有一定

的緩染作用,在強(qiáng)堿(如燒堿 10g/L)條件下對(duì)分

散染料的移染與分散作用優(yōu)異,可大大提升分散

染料強(qiáng)堿性條件下的勻染效果和強(qiáng)堿浴的移染修

復(fù)性。

從而將滌綸織物堿性退漿、除油、堿減量及

棉精練氧漂與分散染料染色同?。ㄒ辉∫徊椒ǎ?/p>

同步完成,純滌桃皮絨開纖染色兩浴法工藝改變

為一浴一步法;能大大減少前處理染色疵病,色

光純正,中淺色免還原清洗,深色還原清洗后色

牢度優(yōu),省時(shí)高效,節(jié)能減排。提高生產(chǎn)效率,

減少污水排放。

四、創(chuàng)新的分散染料節(jié)能減排印染技術(shù)

近年來一些高新技術(shù)也應(yīng)用到聚酯纖維染色/

印花工藝上,如微波技術(shù)在聚酯纖維染色中的應(yīng)

用,超聲波技術(shù)在聚酯纖維染色中的應(yīng)用,分散

染料超臨界二氧化碳流體(非水介質(zhì))染色,以

及免水洗方法染色、免蒸水洗印花等。

1.無水染色的工藝實(shí)施

現(xiàn)行的染色生產(chǎn)技術(shù),主要是沿襲了傳統(tǒng)的

水相反應(yīng)工藝,其實(shí),有關(guān)無水染色體系是基于

下列的非水介質(zhì):(1)有機(jī)溶劑染色(溶劑染色);

(2)液氨;(3)氣相染色;(4)升華;(5)離子

液體;(6)超臨界二氧化碳。需要指出的是,無

水染色體系中通常會(huì)含有一定水分的,這些水分

的主要原因是纖維的回潮率所致。表 2 列出了在

無水染色時(shí)可能帶入的水量。

表 2 常規(guī)纖維的吸濕性百分比/%

纖維類別 棉 絲光棉 黏膠 亞麻 蠶絲 羊毛 錦綸 聚酯 腈綸 改性腈綸

吸濕率% 7~8 12 12~14 12 10 14 4.1 0.4 1~2 0.5~1.0

從表 2 可看到,與合成纖維相比,天然纖維

帶入到無水染色體系中的水含量更多;因此當(dāng)天

然纖維用含離子基因的染料進(jìn)行無水染色時(shí),纖

維的吸濕量剛好是該染色系統(tǒng)中所需要的一些水。

國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的專家和學(xué)者對(duì)無水(非水)

染色的研究從未停止過,但由于許多技術(shù)在理論

和實(shí)踐應(yīng)用方面的相互矛盾,以及對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生

的污染和毒性,無水染色的經(jīng)濟(jì)成本等一系列問

題,致使無水染色工藝的產(chǎn)業(yè)化實(shí)施受到了相對(duì)

的限制和發(fā)展;綜合以上六種無水染色工藝,目

前最有應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景的是超臨界二氧化碳

染色技術(shù)即極性/非極性非水介質(zhì)染色技術(shù);在紗

線上染色加工已有印染企業(yè)應(yīng)用的染色生產(chǎn)實(shí)例,

但在織物上加工如何做到染色的均勻控制,這需

要染色裝備的研究開發(fā)和制造,目前染色生產(chǎn)產(chǎn)

業(yè)化推廣和應(yīng)用也有在完善與進(jìn)行中。

2.滌綸纖維分散染料免水洗染色

涂料印染具有高效、節(jié)能、節(jié)水等優(yōu)點(diǎn),涂

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料印花是目前最適合國情的節(jié)能印花技術(shù);免水

洗涂料印花屬于少水工藝/無水相反應(yīng)工藝。滌綸

織物染色通常采用分散染料熱溶軋染法和高溫高

壓浸染法,染后需進(jìn)行還原清洗,以去除織物表

面的浮色,提高染色織物的色牢度;還原清洗過

程不僅產(chǎn)生大量的染色廢水和污染物質(zhì),增加排

污水體 COD 和 BOD 含量,而且后道的烘干過程

又增加了能源消耗;由于滌綸絨類針織物比較厚

重,水洗過程中能耗水耗更大,排污嚴(yán)重。

滌綸織物應(yīng)用分散染料免水洗軋染工藝,企

業(yè)運(yùn)用平幅連續(xù)軋染工藝進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐,針對(duì)

常規(guī)滌綸織物分散染料的染色和涂料染色方法的

不足,成功實(shí)現(xiàn)了分散染料加固法免水洗染色工

藝技術(shù)。

采用液體分散染料和能防止微細(xì)染料聚集,

并能提升上染性能的軋可勻助劑(分散劑)等處

方,用于滌綸厚重絨類針織物的連續(xù)熱熔染色生

產(chǎn);此法染色后織物無需還原清洗及水洗,染色

深度、色牢度均達(dá)到要求,手感較好。

免水蒸洗軋染以能防止微細(xì)染料聚集、并能

顯著提升上染率的軋可勻助劑為基礎(chǔ),確定了新

型熱熔染色法的染色處方及工藝,在保證滌綸絨

類針織物高色牢度(高摩擦色牢度、高水洗色牢

度)和高得色率的前提下,免除還原清洗及水洗

工序,并獲得良好手感,達(dá)到高效、便捷和節(jié)水

節(jié)能的效果。

該技術(shù)結(jié)合分散染料的熱溶染色和涂料染色

的優(yōu)點(diǎn),優(yōu)化工藝條件,使分散染料主要通過自

身的親和力與纖維結(jié)合,而少量的浮色則由加固

穩(wěn)定在織物上,在保證滌綸織物色牢度(摩擦牢

度、水洗牢度)和得色量的前提下,免除還原清

洗工序,達(dá)到高效生產(chǎn)、節(jié)能減排的目的;滌綸

長絲面料創(chuàng)新免水洗工藝處方的應(yīng)用,低施液、

均勻軋染,低張力烘燥、上染固色同步進(jìn)行,工

藝時(shí)間由常規(guī)熱熔的軋染 12 分鐘降至 2 分鐘,凸

顯節(jié)能,利用免水洗新技術(shù)節(jié)水 90%以上。

3.分散染料免蒸化免水洗印花技術(shù)

用環(huán)保型免蒸洗印花漿通過技改探討,以實(shí)

現(xiàn)分散染料印花后的免蒸免洗及色水、污水、污

泥的零排放理念,經(jīng)歷了從市場(chǎng)分散染料、免蒸

洗乳液、增稠劑復(fù)配后的印花織物蒸化后水洗無

色水、污水、污泥的直接印花;到液態(tài)色漿、免

蒸洗乳液、增稠劑復(fù)配后印花的免蒸化水洗污水

零排放的染料印花。

免蒸洗分散染料直接印花實(shí)現(xiàn)了印花污染零

排放,數(shù)碼直噴免蒸洗漿料、分散染料數(shù)碼噴印

免蒸洗工藝,則又是從根本上減少了人類對(duì)生態(tài)

資源的破壞,在印染助劑、操作人員、能源設(shè)備

等方面,尤其是對(duì)生態(tài)環(huán)境的貢獻(xiàn)巨大;然而,

分散染料的免蒸洗直接印花或數(shù)碼噴墨印花,都

離不開具有優(yōu)良流變性、滲透性、可紡性的染料

載遞劑。分散染料免蒸洗清潔印花體系是一個(gè)改

寫分散染料印染歷史的項(xiàng)目,也是引發(fā)的顛覆性

創(chuàng)新實(shí)例。

滌綸面料常規(guī)分散染料印花工藝流程:前處

理預(yù)定形→印花→預(yù)烘→高溫常壓蒸化(180℃溫

度;7~8 分鐘)/高溫焙烘法(190~205℃溫度)

→水洗、還原清洗→拉幅烘干→整理/定形→成品;

分散染料印花固色后清洗是洗去浮色、印花糊料

和助劑等,改善印花產(chǎn)品的色澤和色牢度等,但

是水洗所產(chǎn)生的色水、污水、廢水都是印染企業(yè)

較難又必須處理的工業(yè)廢水,否則,直接造成污

染生態(tài)、影響環(huán)境、破壞植被和危及污染地下水

資源等。

分散印花免蒸化水洗工藝實(shí)施可省去了常規(guī)

的蒸化和水洗/還原清洗等工序步驟,減少了承印

織物因水洗造成的瑕疵,避免了印染污水排出,

解決了分散染料印花色水、廢水的排放問題,印

花產(chǎn)品色澤亮麗及各項(xiàng)牢度指標(biāo)優(yōu)良,解決了傳

統(tǒng)(常規(guī))分散染料印花存在的弊端。

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創(chuàng)新的分散印花免蒸化水洗印花工藝流程刪

去了印花后的蒸化固色,以及印花后的還原清洗/

防沾皂洗,熱固新工藝變成了焙烘、上染、固色

同步進(jìn)行;分散染料的印花免水洗比染色免水洗

工藝難度更大,關(guān)鍵點(diǎn)在于:(1)印花糊料的去

除;(2)針織物平幅烘燥、上染、固色的易變形。

印花糊料是染料的載體,它除了要求具有良

好的機(jī)印性能和印制效果以外,還要求具有較低

的固含量,烘干后糊料在織物上的殘余量極少,

對(duì)手感不應(yīng)造成太大影響,皂洗原樣變化達(dá)標(biāo);

由于針織物纖維組織結(jié)構(gòu)疏松,吸(帶)漿量增

多,染料色漿易滲化造成花型輪廓模糊,為提高

色漿的抱水性和改善織物的柔軟度,在印花色漿

中應(yīng)采用新型復(fù)合糊料,以阻止水分向外擴(kuò)散,

而且滲入到織物中后可降低纖維大分子間的摩擦

阻力,使纖維易于滑動(dòng);滌綸針織/梭織物分散染

料印花免蒸化免水洗是在創(chuàng)新的新式烘房里完成,

從而快速干燥、上染、固色同步進(jìn)行。

4.分散染料熱轉(zhuǎn)移印花技術(shù)

熱轉(zhuǎn)移印花利用分散染料的升華特性,使用

分子量為 250~400、顆粒直徑為 0.2~2.0 微米的

分散染料與水溶性載體、油溶性樹脂制成油墨,

用熱轉(zhuǎn)印油墨印刷到特定的轉(zhuǎn)印紙上,再通過高

溫高壓把圖案從轉(zhuǎn)移紙轉(zhuǎn)印到服裝面料上(在

205~230℃的轉(zhuǎn)移印花機(jī)上處理 20~30 秒),使

分散染料氣化而轉(zhuǎn)移到滌綸等合成纖維上并固著,

以完成印花過程,不需要進(jìn)一步處理。

該工藝相對(duì)簡單,不需要常規(guī)(滾筒、篩網(wǎng))

印花生產(chǎn)中所必須的印染設(shè)備及工藝技術(shù)專業(yè)知

識(shí)。因此,也省去了使用龐大而昂貴的烘干設(shè)備、

蒸化機(jī)、水洗機(jī)和拉幅機(jī),縱觀整個(gè)熱轉(zhuǎn)印印花

過程,不需要像活性或分散染料直接印花那樣的

后道水洗、固色、蒸化等繁雜的工序,更不需要

印后定型,從而可節(jié)省大量生產(chǎn)時(shí)間,大大縮短

交貨時(shí)期。

分散染料熱轉(zhuǎn)移印花作為一種完整的織物印

花方法從印花工藝中脫穎而出,用在對(duì)這類染料

有親和力的纖維組成的織物上,包括醋酯纖維、

聚酰胺纖維(尼龍/耐綸)和聚酯纖維等;該印花

技術(shù)集綠色、環(huán)保、低碳、節(jié)能、減排、生態(tài)等

為一體,是紡織印花技術(shù)的重大突破;印后織物

手感柔軟、色澤鮮艷、層次豐富,透氣性好。

隨著科學(xué)技術(shù)的推進(jìn),熱轉(zhuǎn)移印花技術(shù)又有

了更細(xì)化的發(fā)展,延伸出諸如:熱熔型熱轉(zhuǎn)移印

花、升華熱轉(zhuǎn)移印花、數(shù)碼熱轉(zhuǎn)移印花等。

5.結(jié)語

5.1 目前環(huán)保高壓下,生產(chǎn)綜合材料成本上升,

能源和環(huán)保問題日益突出,如何采用新型染化料、

新工藝/新技術(shù)和新流程設(shè)備以及有效的工廠管理,

做到真正的節(jié)能減排,是印染企業(yè)面臨的嚴(yán)峻課

題;紡織染整企業(yè)要獲得長遠(yuǎn)發(fā)展,需要把最新

科技成果融入到企業(yè)之中,采用智能低碳技術(shù)創(chuàng)

新,提高產(chǎn)品的附加值,堅(jiān)持低碳綠色發(fā)展理念;

不斷提升產(chǎn)品的品牌影響力,持續(xù)提升企業(yè)的核

心競爭力,推動(dòng)企業(yè)在新時(shí)代激烈的市場(chǎng)競爭中

獲得生存和發(fā)展。

5.2 創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)助力染整企業(yè)新舊動(dòng)能的轉(zhuǎn)換,

分散染料免水洗染色,免蒸化免水洗印花是繼涂

料免水洗印染基礎(chǔ)上的創(chuàng)新之舉,是染整行業(yè)節(jié)

能減排的典型案例。“大染整走出染缸”是染整生

產(chǎn)的工藝流程再造工程,改善產(chǎn)品質(zhì)量,提高生

產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,保護(hù)環(huán)境;而節(jié)能減排

的新型工藝技術(shù)所帶來的節(jié)能減排,是清潔生產(chǎn)

和染整行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大進(jìn)步。

作者簡介:

彭志忠,江西新余人,印染高級(jí)工程師,從

事染整技術(shù)三十多年;致力于紡織染整、印花新

技術(shù)研究及染化料應(yīng)用技術(shù)管理等。

手 機(jī):13922372675(微信同號(hào))

郵 箱:pengzhong7798@126.com

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新型纖維的種類與發(fā)展方向

蔡繼權(quán)

(杭州市化工研究院有限公司 浙江杭州 310023)

摘 要:研究種類繁多的新型纖維,擴(kuò)大其在產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用,研發(fā)相關(guān)的紡織印染助劑和后續(xù)

的紡織品整理工藝,已經(jīng)成為紡織與印染業(yè)的發(fā)展方向。新型纖維的蓬勃發(fā)展呼喚紡織印染助劑和

整理技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞:新型纖維;種類;發(fā)展;綠色;生態(tài);循環(huán);納米復(fù)合纖維

隨著人們對(duì)生活質(zhì)量和環(huán)保意識(shí)的提高,傳

統(tǒng)纖維存在一些缺陷,不能滿足人們的某些需求,

而紡織機(jī)電一體化、數(shù)字化、智能化的推進(jìn)和高

新工藝技術(shù)的應(yīng)用,使得紡織產(chǎn)業(yè)重新煥發(fā)光彩,

出現(xiàn)了新穎化、多元化和環(huán)保型的新型紡織纖維。

纖維是紡織品的原料,纖維的性狀影響紡紗、織

布、印染和紡織成品。根據(jù)紡織纖維的特性設(shè)計(jì)

紡紗織布工藝,研討隨著紡織纖維的發(fā)展進(jìn)而研

發(fā)應(yīng)用相關(guān)印染助劑與后續(xù)紡織品的整理工藝,

有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

新型纖維是指纖維成分、形狀、性能等方面

區(qū)別于傳統(tǒng)纖維的纖維。新型纖維種類繁多,研

究新型纖維的現(xiàn)狀與種類,研發(fā)應(yīng)用綠色、生態(tài)、

保健、可降解的新型纖維,擴(kuò)大新型纖維在航天、

航空、交通運(yùn)輸、醫(yī)學(xué)、化工等產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用,

研制應(yīng)用相關(guān)的紡織印染等助劑,已經(jīng)成為紡織

與印染業(yè)的發(fā)展方向。

1.新型纖維蓬勃發(fā)展

1.1 天然植物纖維

天然彩棉是利用生物技術(shù)培育的新型纖維,

具有色彩自然、手感柔和,無需染色、漂白,不

會(huì)在衣服中殘留有害金屬離子和酸堿等有害物質(zhì)。

世界主要產(chǎn)棉國都致力于彩棉的研究,我國四川、

甘肅、河南、海南、新疆形成研究育種基地,已

培育出 15 個(gè)系列、棕、綠、紫、灰、橙等 45 種

色澤的品種。生產(chǎn)的彩棉,色彩鮮艷而棉花屬性

沒有改變。已利用彩棉純紡或與白棉、化纖短纖、

各種功能性纖維、羅布麻等生產(chǎn)各種混紡紗、生

產(chǎn)機(jī)織或針織面料;但色譜尚不完善,色牢度較

差,纖維線密度細(xì)、產(chǎn)量較低,尚需努力。

天然竹纖維以竹子為原料,采用物理方法及

多段漂白精制而成漿粕及纖維,纖維細(xì)度、白度

與普通精煉粘膠接近,強(qiáng)力達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn),韌性、

耐磨性較高,可紡性能優(yōu)良。竹纖維橫截面均布

滿了大大小小的空隙,可以在瞬間吸收并蒸發(fā)水

分。運(yùn)用天然竹纖維生產(chǎn)的紡織產(chǎn)品特點(diǎn)是涼爽、

柔滑、光澤好。竹纖維具有優(yōu)良的反彈性、懸垂

性、耐磨性、抗菌性,特別是吸濕性、放濕性、

透氣性居各纖維之首。夏季穿上用竹纖維面料制

作的服裝,使人感到特別的清涼。

木棉屬單細(xì)胞種子纖維,是最輕、最細(xì)的天

然纖維。其中空度高達(dá) 85%,線密度為 0.9dtex~

3.2dtex,密度約為 3.9g/cm3,平均長度為 25mm~

35mm,表面光滑,無天然卷曲,耐酸堿、強(qiáng)度低,

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有光澤,呈微黃色,防菌、防蛀、防霉;但抱合

力和可紡性差,加捻效率低,只能少量混紡,開

發(fā)舒適保暖的內(nèi)衣類高檔織物。

牛角瓜纖維又稱水晶棉纖維、樹棉纖維,是

近年發(fā)現(xiàn)的原創(chuàng)性纖維,它是一種灌木果實(shí),狀

似牛角,每年能收獲多次纖維,長度為 20.0mm~

40.5mm,平均長度為 34.75mm,密度約為棉纖維

的一半,線密度約為 0.93dtex。與木棉相似,其可

紡性差,有較強(qiáng)的抗菌能力,中空度達(dá) 80%,宜

少量混紡,用于制作保暖內(nèi)衣等,用途受限。

麻類新纖維,傳統(tǒng)麻纖維有苧麻、亞麻和黃

麻等。當(dāng)今麻類纖維采用新型脫膠技術(shù),能改善

其線密度和可紡性,改善麻纖維帶來的刺癢感,

充分發(fā)揮麻類優(yōu)良的吸濕、排濕功能和抗菌、抑

菌作用。如:由大麻無毒改進(jìn)的漢麻,其放濕性

優(yōu)于苧麻,色潔白,可減少靜電集聚,耐熱性好,

不易起毛、起球;圣麻以黃麻為原料,采用特殊

的專利技術(shù),使其纖維具有干濕強(qiáng)度高、透氣、

抑菌、防霉等特征,制成的織物滑爽、懸垂性好,

深受用戶歡迎;此外,還有劍麻、羅布麻等,產(chǎn)

量很低。

圣麻纖維是河北吉蒿化纖有限公司自主研發(fā)

的一種新再生纖維素纖維。它以天然黃麻為原料,

通過蒸煮、漂白、制膠、紡絲、后處理等工藝提

取纖維素。圣麻纖維既克服了原麻纖維長度整齊

度差、細(xì)度不勻率大、纖維剛性大、抱合性差等

缺點(diǎn),改善了可紡性,又克服了麻纖維固有的條

干不勻、親膚性差、織物表面粗糙等方面的不足,

并保留了麻纖維良好的吸放濕性和透氣性、天然

的抑菌防霉滅螨驅(qū)螨性、染色均勻性和較高的初

始模量??缮锝到?,是一種綠色環(huán)保生態(tài)纖維。

菠蘿葉纖維是從菠蘿葉片中提取的特細(xì)纖維,

長度為 0mm~100mm,直徑為真絲的四分之一,

特點(diǎn)是滑爽、柔軟、強(qiáng)度較低,不能單獨(dú)紡紗,

只能混紡制成織物,吸濕透氣,滑爽如綢,抑菌

防臭,宜做高檔服裝和床上用品。

1.2 動(dòng)物纖維

動(dòng)物纖維除傳統(tǒng)的綿羊毛、蠶絲外,新動(dòng)物

纖維有山羊絨、兔毛、牦牛毛、絹絲、紬絲等,

但可紡性都比較差,紡紗時(shí)需要添加和毛油、抗

靜電劑等表面活性劑,生產(chǎn)成本較高,產(chǎn)品以混

紡為主。其中,山羊絨、兔毛產(chǎn)品屬高端產(chǎn)品,

主要用于秋冬毛衣、大衣和西裝。改性羊毛通過

羊毛變形處理,使羊毛纖維直徑變細(xì) 0.5~1μm,

手感變?nèi)彳?、?xì)膩,吸濕性、耐磨性、保溫性、

染色性能等均有提高,光澤變亮。通過給長毛兔

喂食含鐵、銅等元素的飼料,我國培育出了長 13

種顏色兔毛的兔子。

我國還發(fā)現(xiàn)了一種不吃桑葉專吃栗樹葉吐綠

色絲的天蠶,由中國科技大學(xué)和安徽農(nóng)科院聯(lián)合

研究的“天蠶的質(zhì)基因?qū)爰倚Q的染色質(zhì)遺傳工

程”項(xiàng)目己獲得成功,可以獲得天然綠色家蠶絲。

天然綠色家蠶絲由生物高分子蛋白鏈組成,即使

在極高的溫度下也能保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,可制耐高溫

絲基電子紡織物,制作嵌入在服裝、包裝或其他

物體中的便攜、靈活的新一代電子設(shè)備。這里主

要介紹蛋白質(zhì)再生纖維。

牛奶蛋白纖維由牛奶中提取的蛋白質(zhì)酶素制

成,它不僅集合天然纖維和合成纖維的優(yōu)點(diǎn),更

具有這前兩代纖維所無法比擬的生物保健功能,

含有多種氨基酸和天然保濕因子,手感柔軟、光

滑,抗菌率達(dá) 80%,纖維密度小、有彈性和絲一

樣的光澤,抗日曬牢度優(yōu),抗起毛、起球。

大豆蛋白纖維用大豆制成豆粕羥基和氰基高

聚合物紡絲而成,可生物降解,密度小、手感柔

軟、抗皺性好、懸垂性優(yōu)。

玉米類蛋白纖維以玉米、紅薯、甜菜等淀粉

提煉的乳酸為原料制成,具有蓬松、柔軟和吸濕

等特點(diǎn)。

蠶蛹蛋白纖維是以 30%的蠶蛹蛋白與 70%的

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粘膠共混制成的一種復(fù)合纖維,兼有真絲和粘膠

絲兩種纖維的特性,可生物降解,具有導(dǎo)濕、透

氣、抗紫外線等護(hù)膚保健功能。

蛋白質(zhì)再生纖維的缺陷是易產(chǎn)生靜電,纖維

的抱合力差,一般易起毛、起球,適宜混紡,開

發(fā)針織類產(chǎn)品。

1.3 再生纖維素新纖維

再生纖維素新纖維是在粘膠纖維基礎(chǔ)上發(fā)展

形成的。粘膠纖維是我國最早的再生纖維素纖維,

其原料是棉短絨制成的漿粕。主要缺點(diǎn)是生產(chǎn)中

對(duì)環(huán)境有污染,能耗、水耗大,濕模量低,遇水

易收縮變形,濕強(qiáng)度低;但其可紡性好,常用于

混紡。與粘膠纖維相似的再生纖維還有銅胺纖維、

醋酯纖維等,醋酯纖維主要用作香煙的過濾嘴等。

目前國內(nèi)主要的再生纖維素新纖維有萊賽爾

(Lyocell)纖維、莫代爾(Modal)纖維、麗賽

(Richce1)纖維、竹漿纖維、珍珠纖維等。

萊賽爾纖維用“溶劑紡絲法”生產(chǎn),生產(chǎn)過

程全封閉,溶劑循環(huán)使用,無環(huán)境污染。產(chǎn)品綜

合棉、滌綸、粘膠纖維的優(yōu)點(diǎn),具有高強(qiáng)力、高

模量、柔軟、懸垂性好、吸放濕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

莫代爾纖維的截面不規(guī)則似腰圓形,有皮芯

層,縱向有 1~2 根溝槽,因而具有許多優(yōu)良性能。

它將天然纖維的豪華質(zhì)感與人造纖維的實(shí)用性合

二為一,既具有棉的柔軟、絲的光澤、麻的滑爽,

又具有比普通粘膠纖維高許多的濕強(qiáng)度、吸水透

氣性和上染率,織物顏色明亮而飽滿,并可與其

他纖維(如羊毛、羊絨、棉、麻、絲、聚脂纖維

等)混紡。

麗賽纖維是一種高濕模量纖維素纖維,具有

斷裂強(qiáng)度高,斷裂伸長小,濕干強(qiáng)度比佳,初始

模量大,耐堿性好,上漿、上染速率高,可自然

降解等優(yōu)點(diǎn)。麗賽纖維織物光澤好,極富彈性、

懸垂性和滑爽感,耐穿、耐洗、耐褶皺,具有良

好的舒適感和身體親和性。

竹漿纖維又稱“會(huì)呼吸的纖維”,是由我國自

行開發(fā)研制并產(chǎn)業(yè)化的新型再生纖維素纖維,采

用粘膠生產(chǎn)工藝,先制成竹纖維漿粕,再紡絲加

工生產(chǎn)的一種纖維。竹漿纖維可根據(jù)要求做成棉

型短纖維、毛型短纖維,制成純紡紗或與其他天

然纖維、化學(xué)纖維混紡成紗線。竹漿纖維天然抗

菌并不會(huì)因?yàn)榉磸?fù)洗滌、日曬而失去抗菌性。其

織物具有與其他纖維不同的獨(dú)特風(fēng)格,強(qiáng)力高,

耐磨性、吸濕性、懸垂性俱佳,手感柔軟,穿著

舒適涼爽,染色性能優(yōu)良,光澤靚麗,是夏季針

織和貼身紡織品的首選原料,還可用于生產(chǎn)洗浴

用品、床上用品、無紡布、衛(wèi)生材料等具有特效

功能的產(chǎn)品。

珍珠纖維是將超細(xì)珍珠粉或貝殼粉共混于粘

膠液中制成,產(chǎn)品具有滑爽、潤膚、抗紫外線等

保健功能。

殼聚糖生物質(zhì)纖維是將水生甲殼類生物的甲

殼素通過濕法紡絲制得超純的 100%殼聚糖生物

質(zhì)纖維,并加工成片狀,能促進(jìn)生物器官再生的

紡織品,可用于再生醫(yī)療領(lǐng)域。

1.4 差別化纖維

差別化纖維一般指將傳統(tǒng)纖維,如以石油為

原料的合成纖維、天然纖維、再生纖維,通過物

理或化學(xué)方法改善其性能,提高其一項(xiàng)或多項(xiàng)功

能,使之有更好的性能或性價(jià)比,或者針對(duì)某一

種纖維為目標(biāo)進(jìn)行仿造或超越,提高其使用價(jià)值。

異形纖維:通過改變纖維的橫截面改善性能,

如中空型纖維可改善保暖、柔軟和吸濕效果;三

角形可增加纖維的反光、閃光特性,使纖維具有

仿絲效果;扁平形可使纖維具有仿麻、仿絲效果

等。

細(xì)特纖維:降低纖維線密度可增加成紗中纖

維根數(shù);增加比表面積以改善其可紡性;降低紡

紗的線密度,充分發(fā)揮纖維表觀效果和色彩,提

高柔軟性,適用仿絲織物、高密仿絨類織物、桃

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皮絨面料等。

易染纖維:某些纖維的可染性差,使染料適

應(yīng)性差、染色不鮮艷,可通過改性加以解決,擴(kuò)

大其產(chǎn)品用途,如開發(fā)陰離子可染滌綸、常壓常

溫可染滌綸、酸性染料可染腈綸、可染彩色滌綸、

易染丙綸等。

高收縮纖維:通過對(duì)纖維高收縮改性,可使

一般纖維收縮率達(dá)到 20%以上,該纖維可用于開

發(fā)膨體紗產(chǎn)品、拉舍爾毛毯等高收縮織物。

抗靜電纖維:通過纖維抗靜電改性,可減少

或消除紡、織、染后加工中靜電的影響,保障正

常生產(chǎn),清除隱患,確保安全。

高吸濕、放濕性纖維:多數(shù)合成纖維,如滌

綸、丙綸等吸濕、放濕性能較差,影響服裝舒適

性,通過對(duì)纖維截面進(jìn)行多孔性或多溝槽形改造,

可增大纖維的吸濕、放濕功能,如杜邦 Coolmax

纖維截面有四條細(xì)微凹槽,具有導(dǎo)汗、快干、涼

爽、舒適等功能。

高強(qiáng)度高模量纖維:聚苯二甲酰對(duì)苯二胺纖

維、芳香族聚酰胺共聚纖維、雜環(huán)族聚酰胺纖維、

碳化硅纖維等。生物質(zhì)納米纖維密度僅為鋼絲的

1/5,強(qiáng)度卻達(dá) 5 倍以上,熱膨脹系數(shù)是玻纖的 1/50。

表面疏水化技術(shù)使納米纖維與樹脂的相容性提高,

分散均一,強(qiáng)度和熱尺寸穩(wěn)定性提高,用該納米

纖維增強(qiáng)聚丙烯或聚乙烯的汽車用復(fù)合新材料,

其模量可提高 4.5 倍。

活性炭柔性織物纖維:將棉 T 恤衫浸泡于氟

化物溶液中干燥、高溫烘烤和活化后纖維表面轉(zhuǎn)

化成活性炭柔性織物纖維,并形成穩(wěn)定的高性能

電容器,可為手機(jī)或筆記本電腦充電。

吸收電磁波的家電專用導(dǎo)電纖維:這種家電

專用導(dǎo)電纖維表面包覆了極薄的導(dǎo)電聚合物膜,

既保持纖維的柔軟性和風(fēng)格,還兼有優(yōu)良的耐磨

性、耐熱性和耐濕性,可自由控制導(dǎo)電范圍,已

在家電清潔布、手套、大衣和裙子等領(lǐng)域應(yīng)用。

芯鞘型纖維:以聚丙烯為芯材、聚乙烯為鞘

材的芯鞘型纖維,經(jīng)紡絲、拉伸、卷曲、切斷等

工序,制得在熱作用下可自行伸長的聚烯烴系纖

維及新型生理衛(wèi)生巾用非織造布,實(shí)現(xiàn)了柔軟性

和伸縮性等物性共存。

測(cè)定皮膚與美白用特種芯鞘型纖維:新一代

DNA“皮膚薄片”測(cè)定與皮膚的形成和新陳代謝

相關(guān)的遺傳因子,新一代 DNA 美白薄片測(cè)定與產(chǎn)

生黑色素相關(guān)的遺傳因子,以評(píng)價(jià)化妝品的保濕

效果和美白安全性。

固沙與綠化用聚乳酸纖維:聚乳酸(PLA)

纖維是一種可節(jié)約石油資源的生物質(zhì)降解纖維,

可制造 PLA 防沙移動(dòng)材料,用于固沙和綠化。

可消除放射性銫的新纖維:依靠放射線在尼

龍上切斷表面分子后附著,具有吸銫特性的分子

制成能有效消除放射性銫污染的綠色尼龍新纖維,

用于消除核輻射的污染;也可采用惰性聚四氟乙

烯纖維制成能簡易而有效地測(cè)定低濃度放射性銫

或鍶水污染的濾材。

防輻射纖維:有防紫外線的多種涂層纖維,

防 X 射線的復(fù)合纖維,防高頻微波輻射的金屬涂

塑纖維,防不帶電荷、具有很強(qiáng)穿透力的中子輻

射復(fù)合纖維。一般均需加工成機(jī)織物、非織造布

或緊密針織品。

超吸附纖維:超吸附纖維的吸附性能比活性

炭纖維高數(shù)倍,指具有超吸附速率和吸附容量的

纖維或非織造物。當(dāng)它吸水時(shí)具有高度的膨潤和

密封特性、有效的阻水性、非常好的濕態(tài)完整性

和強(qiáng)度保持率,被吸附物難以從干濕態(tài)纖維中遷

移出來。致冷該纖維制成的服裝穿著在接觸熱應(yīng)

力時(shí)溫度下降 6℃左右,用作消防服內(nèi)襯。

1.5 功能性纖維

泛指原創(chuàng)性有特殊功能的纖維。

銀纖維:金屬銀殺菌的機(jī)理就是阻斷細(xì)菌的

生理過程。在溫暖潮濕的環(huán)境里,銀離子具有非

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常高的生物活性——這意味著銀離子極易同其他

物質(zhì)相結(jié)合,使得細(xì)菌細(xì)胞膜內(nèi)外的蛋白質(zhì)凝固,

從而阻斷細(xì)菌細(xì)胞的呼吸和繁殖過程。環(huán)境越溫

暖潮濕,銀離子的活性就越強(qiáng),因此,鍍銀纖維

十分適合應(yīng)用于服裝領(lǐng)域。在服裝以及醫(yī)用紡織

物上使用鍍銀纖維,既能抗靜電、阻擋醫(yī)用紡織

物上的污染物、抗菌殺菌,又能調(diào)控體溫與濕度、

保護(hù)皮膚,甚至還可祛除身上發(fā)出的難聞氣味。

這種含鍍銀纖維的紡織品擁有十分廣闊的市場(chǎng)前

景,已經(jīng)有瑪莎百貨(Marks & Spencer)、阿迪達(dá)

斯、彪馬(Puma)和斯派德(Spyder)等著名服

裝廠商開始生產(chǎn)帶有鍍銀纖維的產(chǎn)品。強(qiáng)生公司

也應(yīng)用鍍銀纖維開發(fā)新一代繃帶產(chǎn)品。

納米銀離子復(fù)合纖維:纖維外表面設(shè)有納米

級(jí)銀離子層,能穿刺細(xì)菌細(xì)胞外表,使內(nèi)部變性,

讓細(xì)菌無法代謝和繁殖,防止細(xì)菌滋生和感染。

納米銀離子復(fù)合纖維能提升塑變強(qiáng)度,使材料抵

抗較高塑性變形能力,使材料熱膨脹系數(shù)提升,

因而納米銀離子復(fù)合纖維的應(yīng)用更廣泛。

導(dǎo)電纖維:導(dǎo)電纖維指在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下(溫度

為 20℃,相對(duì)濕度為 65%),質(zhì)量比電阻不大于

108Ω?g/cm3 的纖維,導(dǎo)電纖維能消除和防止靜電

的產(chǎn)生,性能遠(yuǎn)大于抗靜電纖維,其紡織品具有

防爆和屏蔽微波的功能,在軍工、國防領(lǐng)域應(yīng)用

較多。導(dǎo)電纖維(Antron Ⅲ等)是化學(xué)纖維中混

入石墨或金屬粉(如銅、鎳、銀等)導(dǎo)電性添加

劑而使纖維獲得一定的導(dǎo)電和抗靜電性能。導(dǎo)電

纖維的電阻率介于碳纖維和金屬纖維之間(實(shí)際

上是半導(dǎo)電纖維),可用作無塵服、帶電作業(yè)服、

抗靜電防爆作業(yè)服、地毯和工業(yè)用材等。這些導(dǎo)

電纖維大都顏色較深,若選用白色的金屬化合物,

則可制得白色導(dǎo)電纖維,用作白制服和醫(yī)院用服

等。導(dǎo)電纖維分為無機(jī)和有機(jī)兩種。無機(jī)導(dǎo)電纖

維通常有銅、鋁、鎳、銀、金和不銹鋼等。有機(jī)

導(dǎo)電纖維按導(dǎo)電成分在纖維中分布可分為表面披

覆型、復(fù)合型和均勻分布型三種。常用基體纖維

有滌綸、錦綸 6、錦綸 66、維綸等。有機(jī)導(dǎo)電纖

維一般都與棉、羊毛、粘膠、滌綸等纖維混紡使

用,強(qiáng)調(diào)混和均勻。無機(jī)導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電納米復(fù)

合纖維可直接織入織物中,開發(fā)可穿戴類紡織品

或服裝。

光導(dǎo)纖維:光導(dǎo)纖維是利用折射率不同的兩

種透明材料,通過特殊復(fù)合技術(shù)制成的復(fù)合纖維,

這種纖維具有導(dǎo)光性能。用高純二氧化硅或高透

明度的聚合物(聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯)

為芯材,用透明含氟樹脂及聚酰胺 12 等為鞘材制

成的光導(dǎo)纖維,能使光在芯部沿其界面折射傳導(dǎo),

可用作光通信、數(shù)據(jù)傳遞、各種光照明和數(shù)字顯

示。光導(dǎo)纖維廣泛用于通信、光電、醫(yī)學(xué)、激光、

國防、航天及交通等領(lǐng)域。將少量高取向、質(zhì)量

濃度為 0.1%以下的碳納米管的水、乙醇或甲乙酮

溶液混入聚酯膜中,就可制成光透過率達(dá) 85%以

上的透明導(dǎo)電膜。

保溫、調(diào)溫、導(dǎo)熱纖維:指利用纖維內(nèi)植膠

囊,根據(jù)外部環(huán)境變化產(chǎn)生固態(tài)、液態(tài)相變,吸

收或排放熱量來調(diào)溫、保溫的纖維?,F(xiàn)在使用較

廣的有遠(yuǎn)紅外線保暖纖維,如以碳化鋯微粒聚合

物制成皮芯復(fù)合保溫放熱纖維和以導(dǎo)電性碳纖維

制成的保溫纖維,以及將磷脂聚合物固化在纖維

表層、減少肌膚水分蒸發(fā)的保溫、保濕纖維等。

東邦公司 Sunburner 纖維是依靠自身吸濕能力而

散熱的纖維,其散熱量是羊毛的 3 倍、棉花的 6

倍,還具有抗菌、除臭、調(diào)節(jié) pH 值、吸濕、抗靜

電、阻燃等功能。將多層碳納米管分散于聚乙烯

中,包覆甲基丙烯酸亞乙基縮水甘油酯,然后再

與聚苯硫醚混合制得復(fù)合材料,其導(dǎo)熱性約為銅

的 10 倍以上,應(yīng)用于環(huán)保型汽車部件。

水溶性載體纖維:在維綸生產(chǎn)工藝中改變?nèi)?/p>

化工藝,可制成水溶性維綸。它常用作載體纖維

與其他纖維混紡成紗。如在較低溫度下進(jìn)行水溶

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維綸后加工,可改善其可紡性;如提高成紗的線

密度,可紡制特細(xì)紗或?qū)⒖杉徯圆畹睦w維紡成紗,

開發(fā)無捻紗或低捻紗、空芯紗或繡花底布等。

低熔點(diǎn)纖維:利用低熔點(diǎn)滌綸、丙綸等纖維

為粘合劑,進(jìn)行新型粘合紡紗,用于開發(fā)非織造

布、一次性醫(yī)療用品等。

抗菌、抑菌、防臭類纖維:有含銀類纖維、

竹炭類纖維、椰炭纖維、咖啡炭纖維、甲殼素纖

維等多個(gè)品種。

夜光纖維:夜光纖維是利用稀土材料為發(fā)光

體,經(jīng)特種工藝制成的一種纖維。其具有在光照

時(shí)能捕獲激發(fā)態(tài)電子,在停止照射后能持續(xù)發(fā)光

躍遷的功能,只要收集可見光時(shí)間達(dá) 10min,便能

將光能儲(chǔ)蓄在纖維中,在黑暗中持續(xù)發(fā)光 10h 以

上,并可連續(xù)無限次循環(huán)使用。夜光纖維制品可

用于航空、航海、交通運(yùn)輸、建筑及廣告等產(chǎn)業(yè)。

低劑量的多壁碳納米管:可滲透到種子殼中,

能刺激和加速植物細(xì)胞生長,可增產(chǎn) 55%~64%,

已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、甜料、染料和香水的商業(yè)

生產(chǎn)。

導(dǎo)電納米涂料:應(yīng)用于棉花、非織造布和聚

丙烯紡織品等中,形成質(zhì)輕而又柔軟的系列功能

性紡織品,可改進(jìn)太陽能電池、傳感器和各種微

電子產(chǎn)品的性能。應(yīng)用于個(gè)人健康與環(huán)境監(jiān)控(通

過將布料傳感器嵌入制服中,就可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)穿著

者的心率、體溫和運(yùn)動(dòng)軌跡);通過在涂覆紡織品

上實(shí)現(xiàn)多層一體化,制成更小、更輕量的微電子

設(shè)備。

電磁屏蔽粉末纖維:將由鍍鎳(或銅)的粉

末纖維制成的浸潤液涂覆在塑料片材上后制成多

層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料,具有各向異性的放熱特性和

電磁屏蔽性等特點(diǎn),常用于電子設(shè)備和部件中。

1.6 高性能纖維

耐腐蝕纖維:即含氟纖維,在聚合物結(jié)構(gòu)中

含有氟原子的特種纖維。目前工業(yè)化生產(chǎn)的主要

有聚四氟乙烯纖維、四氟乙烯-六氟丙烯共聚纖維、

聚偏氯乙烯纖維、乙烯-三氟氯乙烯共聚纖維等。

聚四氟乙烯纖維在 1954 年首先由美國工業(yè)化生產(chǎn)。

它的耐腐蝕性是現(xiàn)有合成纖維中最高的,連能溶

解黃金的王水也對(duì)它毫無作用。它適于作各種耐

腐蝕性氣體、液體的濾材和密封材料;在高氧濃

度下難燃,所以使用溫度范圍極寬;其耐氣候性

好,在戶外放置 15 年也不會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象,適用

作宇航服等。該纖維的導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率低,是高

溫、高濕下良好的電絕緣和絕熱材料。它的耐脆

性和耐彎曲磨耗性在合成纖維中也最好,但到目

前為止,仍無理想的溶劑適用于它,因此,不適

宜作紡織材料。

耐高溫纖維:耐高溫纖維可在 200~230℃條

件下使用,在高溫下不軟化,仍能保持一般力學(xué)

性質(zhì)的特種纖維,又稱耐熱纖維。其中,耐高溫

壽命最長的是聚間苯二甲酰間苯二胺纖維(也稱

芳綸 1313),熔點(diǎn) 400℃,在 260℃加熱 1000 小時(shí)

后強(qiáng)度保持率為 65%,絕緣性、耐輻射性和耐化

學(xué)腐蝕性都很好。聚酰亞胺纖維耐輻射性最好,

可在 250℃下長期使用,經(jīng)伽馬射線或高速中子流

作用后,仍可保持其物理、機(jī)械和電氣性能,可

用作航天和核動(dòng)力站所需的各種織物及層壓制品、

降落傘和電氣絕緣材料等。此外還有聚苯砜酰胺

纖維、聚酰胺酰亞胺纖維、聚苯并咪唑纖維等。

直徑 100nm 的耐熱間位芳酰胺納米纖維制作

的非織造布,耐熱性和尺寸穩(wěn)定性優(yōu)良,耐氧化

性亦佳,用于鋰離子電池隔膜,可提高電動(dòng)汽車

及靜態(tài)儲(chǔ)能用的鋰離子電池的功率安全性、容量

及能量密度,且降低自燃等風(fēng)險(xiǎn)。

阻燃纖維:具有阻燃特性的纖維。包括:酚

醛纖維、芳香族聚酰胺表面化學(xué)處理纖維、金屬

螯合纖維、聚丙烯腈預(yù)氧化纖維、玻璃纖維、玄

武巖纖維、硼纖維、硅酸鋁纖維、氧化鋁纖維、

氮化硅纖維、氮化硼纖維等。

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耐燃纖維、碳纖維和石墨纖維:將聚丙烯腈

纖維等作為原料在一定的張力、溫度下,經(jīng)過一

定時(shí)間的預(yù)氧化、炭化和石墨化處理等過程,可

制成耐燃纖維(Pyromex 等)、碳纖維(Torayca)

和石墨纖維(M40)。一般認(rèn)為在 300~350℃熱處

理得到的是耐燃纖維,在 1000~1500℃熱處理可

得含碳量為 90%~95%的碳纖維,若經(jīng)過 2000℃

以上高溫處理則可以制得含碳量高達(dá) 99%以上的

石墨纖維。

含碳量高于 90%的高強(qiáng)度、高模量碳纖維是

航天器材的重要結(jié)構(gòu)材料。碳纖維具有元素碳的

各種優(yōu)良性能,如密度小、耐熱性好、熱膨脹系

數(shù)小、導(dǎo)熱系數(shù)大、耐腐蝕性和導(dǎo)電性良好等。

同時(shí)它又具有纖維般的柔曲性,可進(jìn)行編織加工

和纏繞成型。碳纖維的最優(yōu)良性能是它的強(qiáng)度超

過一般增強(qiáng)纖維,它和樹脂形成的復(fù)合材料的強(qiáng)

度比鋼和鋁合金還高 3 倍。碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用

在宇宙飛船、導(dǎo)彈和飛機(jī)上,可以顯著減輕重量,

提高有效載荷,改善性能,是航天工業(yè)的重要結(jié)

構(gòu)材料。由于成本降低,碳纖維已逐步擴(kuò)大用在

民用工業(yè),如汽車工業(yè)和運(yùn)動(dòng)器材等方面,高級(jí)

網(wǎng)球拍和釣魚竿就是用碳纖維做的。

最抗燃的纖維:一種改性聚丙烯腈纖維極限

氧指數(shù)(LOI)達(dá) 43%,耐堿性、抗紫外光和耐溶

劑性好,而且不熔融、不熔滴、不產(chǎn)生有害煙霧,

號(hào)稱最抗燃的纖維。纖維纖度主要為 2.2 和 3.1dtex,

短纖維長度為 3.8~8.9cm,它可與羊毛、棉花或

粘膠纖維等混織,混入 30%該纖維便可有足夠的

抗燃性??杉庸こ煞强椩觳?、紡織品和復(fù)合材料,

應(yīng)用于冶金工業(yè)防電弧和電焊飛濺物的工作服、

軍隊(duì)和消防員的頭套及內(nèi)外衣等,還可加工成防

火板、隔熱板、復(fù)合材料和內(nèi)裝飾織物等用于公

共建筑內(nèi)飾材料、公交工具防護(hù)材料、濾材及建

筑材料等中。

高彈性纖維:指斷裂伸長率不小于 400%、低

模量和高彈性回復(fù)率的纖維,包括:聚酯型和聚

醚型聚氨基甲酸酯纖維、聚丙烯酸酯類纖維、聚

對(duì)苯二甲酸丁二醇酯纖維等。

氨綸纖維即氨基甲酸酯纖維。氨綸纖維斷裂

強(qiáng)度為 0.5cN/dtex~0.9cN/dtex,斷裂伸長率為

400%~700%,回彈率為 95%~98%,密度為

1.2g/cm3。缺點(diǎn)是手感偏硬,不耐堿和高溫。

超高分子量聚乙烯纖維:海洋作業(yè)中,傳統(tǒng)

使用的鋼絲長期浸泡在海水中極易生銹,而且自

重?cái)嗔验L度短,而超高分子量聚乙烯纖維的自重

斷裂長度為 336km,是鋼絲的 9 倍。它的密度為

0.97g/cm3,在水中漂浮,使用長度可不受限制,

作為海洋用纖維材料是非常適宜的。該纖維有良

好的耐疲勞性、耐磨損性,以及較高的強(qiáng)度,織

成 50~500g/m2 的各種織物或非織造布,可用于防

彈衣、帆布、防水服或過濾材料等。其抗張力性

能優(yōu)異,適宜制作繩、索、纜等。將這種纖維與

熱塑性樹脂結(jié)合,可制軟質(zhì)盔甲或硬質(zhì)復(fù)合材料,

用于雷達(dá)防護(hù)罩、頭盔、裝甲兵器殼體等。此纖

維與熱固性樹脂復(fù)合,適宜制作盾牌、耐壓儲(chǔ)罐、

船體外殼、滑雪板、滑水板等。

聚醚酯纖維:原料便宜,工藝簡單,耐熱性

和耐氯漂性優(yōu)良。聚醚酯纖維分為普通彈性型,

抗拉強(qiáng)度為 0.45cN/dtex~0.89cN/dtex,斷裂伸長

率為 300%~800%;中強(qiáng)彈性型,抗拉強(qiáng)度為

2.67cN/dtex~3.56cN/dtex,斷裂伸長率為 800%~

1000%。

PBT、PTT 中彈性纖維:聚酯纖維新品種,

具有中等彈性,上染率高、色牢度優(yōu)、洗可穿、

挺括、尺寸穩(wěn)定性好、手感較柔軟等特點(diǎn)。PTT

是 PBT 升級(jí)產(chǎn)品,但斷裂伸長率小于上述的高彈

性纖維,為 310%~520%。彈性纖維長絲可用于

包芯紗或加工彈性類織物,如彈力運(yùn)動(dòng)服、彈力

內(nèi)衣和彈力牛仔服等。

納米復(fù)合纖維:納米復(fù)合纖維材料由高度取

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向的高強(qiáng)度納米纖維單元包裹在較柔軟的有機(jī)物

基質(zhì)中構(gòu)成,并具有高度有序的多級(jí)螺旋纏繞結(jié)

構(gòu)。納米復(fù)合纖維和石墨烯復(fù)合纖維兩者均屬納

米量級(jí)的復(fù)合纖維,先制成納米晶粉或薄膜,然

后根據(jù)其性能組成復(fù)合纖維。納米復(fù)合纖維成本

較高,但其產(chǎn)品具有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.新型纖維的發(fā)展方向

在全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略影響下,大家都在致

力于研究既不影響生態(tài)環(huán)境,又能利用生態(tài)資源

的新型纖維;并提出新型纖維材料必須經(jīng)過毒理

學(xué)測(cè)試,具有相應(yīng)標(biāo)志,符合環(huán)保、生態(tài)、人體

健康要求。新型纖維已成為全球關(guān)注的發(fā)展方向。

首先,大力發(fā)展綠色纖維、生態(tài)纖維。綠色

纖維指在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、銷售等過程中無污染的天

然纖維。生態(tài)纖維指生產(chǎn)過程中無污染環(huán)境、無

有毒液、毒氣、毒物排出的纖維,纖維本身能自

然分解。采用綠色原料開發(fā)生態(tài)纖維,利用生物

技術(shù)發(fā)展可降解纖維,選擇節(jié)約資源、可回收利

用纖維原料,已成為目前紡織材料新型化發(fā)展的

趨勢(shì)。生態(tài)化紡織材料的發(fā)展為保護(hù)生存環(huán)境、

實(shí)現(xiàn)紡織工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了保障,符合 21 世

紀(jì)綠色環(huán)保型時(shí)代的要求。未來的新型纖維產(chǎn)業(yè)

一定是綠色生態(tài)工業(yè)。綠色原料是開發(fā)新型紡織

纖維材料的主要途徑和研發(fā)熱點(diǎn)。從食用的香蕉、

小麥、大豆、玉米、牛奶、蝦、蟹等到木材、昆

蟲、蜘蛛都成為了新型纖維材料的來源?,F(xiàn)今的

綠色原料包括原生態(tài)自然物質(zhì)、以自然物質(zhì)為基

礎(chǔ)的提煉物及原有纖維的再加工產(chǎn)物。

其次,纖維發(fā)展應(yīng)重視環(huán)保和可循環(huán)利用,

大力發(fā)展生物質(zhì)纖維。可循環(huán)材料是所用的原料

和能源在不斷的循環(huán)中得到合理利用,節(jié)約生態(tài)

資源。現(xiàn)代紡織要求材料可循環(huán)、再生,可持續(xù)

發(fā)展;因此,循環(huán)材料的開發(fā)和利用應(yīng)是未來新

型材料發(fā)展的趨勢(shì)。天然纖維材料是地球上巨大

的再生性生物高分子資源,作為“從自然產(chǎn)生又

回到自然”的資源循環(huán)型材料,具有不可替代的

發(fā)展優(yōu)勢(shì)。人造纖維材料作為傳統(tǒng)的紡織材料,

其原料多為天然可再生的非石油資源,符合可持

續(xù)發(fā)展的需求。合成纖維多為石油化合物,而石

油屬原生資源,且一般的合成纖維具有不可再生、

無法自然分解,易造成環(huán)境污染。目前合成纖維

如何進(jìn)行回收再生是生態(tài)材料研究的重點(diǎn),也是

治理環(huán)境污染、節(jié)約資源和能源、促進(jìn)合成材料

循環(huán)使用的最積極的廢棄物處理方法。世界各國

都十分重視纖維的回收利用,已開發(fā)了有回收聚

合物、纖維的原料再循環(huán)和回收單體的化學(xué)再循

環(huán)系統(tǒng)?;貧w自然、適應(yīng)環(huán)境是紡織材料總的發(fā)

展趨勢(shì),我國也已開發(fā)滌綸回收利用技術(shù),回收

纖維經(jīng)處理后可用于非織造布、服飾產(chǎn)品和充填

物。因此,纖維發(fā)展應(yīng)重視可循環(huán)再利用技術(shù)和

生物質(zhì)纖維。再生纖維素纖維、再生蛋白質(zhì)纖維

等再生纖維一般都能生態(tài)降解。丙綸纖維生產(chǎn)過

程污染較大、不能生態(tài)降解,且纖維易產(chǎn)生靜電、

可紡性差、染色性和導(dǎo)濕性也不好,應(yīng)限制或禁

止生產(chǎn);而對(duì)符合環(huán)保循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的生物

質(zhì)纖維必將持續(xù)發(fā)展。

再次,納米復(fù)合纖維將成為今后發(fā)展的方向。

納米技術(shù)通過特定材料超微化等處理,使材料性

質(zhì)發(fā)生變異,再通過物理或化學(xué)方法(如氧化、

還原、滲透、嫁接、空隙滲透、膨化、溶劑介入、

涂層等方法),從而使纖維具有高強(qiáng)度、高模量、

高彈性、高導(dǎo)電、高儲(chǔ)能、高透光、高保暖、抗

屏蔽、抗細(xì)菌、阻燃、防臭等特殊功能,這是今

后高性能纖維的發(fā)展方向。高性能纖維具有比一

般纖維更優(yōu)異的耐高溫、難燃性和化學(xué)穩(wěn)定性,

強(qiáng)度、模量都高得多,其發(fā)展與航天、航海、國

防、軍工等發(fā)展密切相關(guān),世界各國都十分重視,

比如石墨烯納米復(fù)合纖維。

另外,應(yīng)大力發(fā)展差別化纖維。對(duì)各種合成

纖維,通過差別化改性成為仿真天然纖維,提高

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其使用價(jià)值和性價(jià)比,克服原回潮率低,吸濕、

放濕性差等缺點(diǎn)。如滌綸差別化纖維,具有優(yōu)異

排汗導(dǎo)濕散熱性能,可制成棉花般外觀與觸感的

布料,既排汗又軟又舒服;既是陽離子可染纖維

容易低溫染色,又是低起球特性長纖產(chǎn)品能與其

他功能纖維混紡生產(chǎn)布料;表面半光澤,做出來

的衣服有半透光感覺;另外,它的纖維橫截面比

圓形纖維的截面能屏蔽更多的紫外線,具有防護(hù)

紫外線的作用。儀征化纖廠的“儀綸”,保持了滌

綸抗皺、保形、易洗、快干等特點(diǎn),改善了其導(dǎo)

濕通氣、染色性差、抗靜電性差等缺點(diǎn),綜合性

能超越天然棉纖維。隨著化纖價(jià)格降低,今后天

然纖維占市場(chǎng)比例將繼續(xù)下降。

最后,化纖的發(fā)展仍大于天然纖維,而化纖

長絲的發(fā)展又遠(yuǎn)大于短纖。因?yàn)榧徔椑w維已大量

進(jìn)入產(chǎn)業(yè)利用,在航天、航空、航海、汽車、軍

工、國防、交通運(yùn)輸和建筑產(chǎn)業(yè)均以化纖長絲為

主。

3.結(jié)語

新型纖維種類繁多,研究新型纖維的現(xiàn)狀與

種類,研發(fā)應(yīng)用綠色、生態(tài)、保健、可降解的新

型纖維,擴(kuò)大新型纖維在產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用,研制應(yīng)

用相關(guān)的紡織印染助劑和后續(xù)的紡織品整理工藝,

已經(jīng)成為紡織與印染業(yè)的發(fā)展方向。

紡織纖維是紡織品的原料,纖維的性狀是影

響紡紗生產(chǎn)和后續(xù)紡織品印染整理的第一要素,

必須根據(jù)纖維特性設(shè)定紡紗和印染整理工藝(包

括混和方法、工藝流程、機(jī)械設(shè)備、重要器材和

專件及生產(chǎn)環(huán)境)。研討紡織纖維的種類與發(fā)展,

開發(fā)新型纖維,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

用于紡織的化學(xué)纖維增長率將大于天然纖維,

化纖長絲產(chǎn)品將超過短纖。綠色纖維、生態(tài)纖維

是紡織纖維發(fā)展的方向,應(yīng)控制嚴(yán)重污染環(huán)境的

纖維生產(chǎn),強(qiáng)化不能生態(tài)降解纖維的回收和再利

用。

應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)再生性纖維、差別化纖維和功能

性、高性能纖維,引導(dǎo)紡織企業(yè)開發(fā)超天然纖維

的化學(xué)纖維。普及、深化、擴(kuò)大紡織纖維在新興

產(chǎn)業(yè),如航天、航空、交通運(yùn)輸、醫(yī)學(xué)、化工等

產(chǎn)業(yè)的利用率。

作者簡介:

蔡繼權(quán),教授級(jí)高級(jí)工程師,長期從事新產(chǎn)

品研發(fā)和科技管理。

郵 箱:cjq6834@163.com

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易生產(chǎn)的新型酸性固色劑的研究

余云義,余志軍

(廣州市科新新材料科技有限公司 廣東廣州 510735)

摘 要:本文介紹了易生產(chǎn)的新型酸性固色劑 KX-206S,生產(chǎn)過程中無需使用硫酸和乙酸酐,

并研究其固色效果;此固色劑的各項(xiàng)牢度完全可滿足國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)紡織品的牢度要求;部分性能可

達(dá)到甚至超過國外同類型產(chǎn)品的性能。

關(guān)鍵詞:酸性固色劑;尼龍固色劑;尼龍

Research on a New Type of Acid Fixing Agent Easy to Produce

YU Yun-yi, Yu Zhijun

(Guangzhou Innovative New Material Technology Co., Ltd. Guangzhou 510735)

Abstract:This paper introduces a new type of nylon fixing agent KX-206S, which is easy to

produce, without the use of sulfuric acid and Acetic anhydride in the production process, and

studies its fixing effect. The various fastness of this fixing agent can fully meet the requirements

of domestic and foreign standards for the fastness of textiles. Even some of its performance can

reach or even exceed the performance of similar foreign products.

Key words:Acid fixing agent;Nylon fixing agent;Nylon

在紡織印染加工中,錦綸、絲、毛及混紡紡

織品一般采用酸性染料染色。酸性染料具有色譜

齊全、勻染性能優(yōu)良、使用方便等優(yōu)點(diǎn);但是染

色牢度普遍較差,難以符合客戶及出口的要求,

必須使用酸性染料固色劑來提高[1]。酸性染料固色

劑種類繁多,大致可分為:

(1)天然單寧,如單寧酸-吐酒石,固色機(jī)理

是在纖維表面生成一層復(fù)合締合體薄膜,阻塞空

隙,減少染料擴(kuò)散,從而提高色牢度[2]。用天然單

寧固色效果雖好,但固色工藝為二浴法,使用比

較復(fù)雜,且固色處理后織物粗糙變硬,影響風(fēng)格。

(2)合成單寧,例如,各種酚磺酸甲醛反應(yīng)

物[3],固色工藝為一浴法,使用比較簡單,效果也

優(yōu)于天然單寧,并且不影響織物風(fēng)格,目前已普

遍使用。

其固色機(jī)理是陰荷性的合成單寧與纖維上的

氨基形成氫鍵,借助范德華力吸附大分子,在纖

維上形成多層吸附;同時(shí),單寧陰離子與酸性染

料陰離子間存在斥力,阻礙了酸性染料向染浴擴(kuò)

散,從而提高了色牢度[4]。例如,朗盛的 EP5993、

亨斯邁的 Erional EFR-01、德國司南的 WFK Conc、

Bayer NBS 粉等,產(chǎn)品性能雖好,但價(jià)格不菲。

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目前,國內(nèi)自主研發(fā)的酸性染料固色劑雖然

成本較低,但磺化過程城中,有用到硫酸和乙酸

酐,而這兩種原料公安部門嚴(yán)格管控,雖然有少

量小廠通過非法渠道獲得原料,但生產(chǎn)過程中的

磺化工藝仍然存在安全風(fēng)險(xiǎn)。因此,開發(fā)一種原

料易得、可安全生產(chǎn)的新型酸性固色劑成為非常

必要。

針對(duì)此問題,本文研制了易生產(chǎn)的新型酸性

固色劑 KX-206S,生產(chǎn)過程中無需使用硫酸和乙

酸酐,并研究其固色效果。

1.實(shí)驗(yàn)

1.1 材料、藥品與儀器

材料:錦綸雙面布。

藥品:高分子合成丹寧 A(自制)、對(duì)羥基苯

磺酸(自制),甲醛 37%、醋酸 98%~100%(均

為分析純),雙氧水(50%)、液堿 30%(工業(yè)品),

酸性染料 6B-藍(lán),酸性染料 10B-紅。

儀器:250mL 四口反應(yīng)瓶,90W 電動(dòng)攪拌器,

聚四氟乙烯攪拌槳,100mL 恒壓滴液漏斗,冷凝

器,保溫套,空心塞等。

1.2 制備方法

按配比將高分子合成丹寧 A、對(duì)羥基苯磺酸

及去離子水緩慢加入 250mL 四口燒瓶中,升溫到

約 80℃,加入液堿,然后繼續(xù)升溫,待溫度升至

合適溫度時(shí)開始滴加甲醛,1.5h 滴完后,保溫反

應(yīng) 4~7h,冷卻,用醋酸調(diào)節(jié) pH 值,并稀釋到固

體質(zhì)量分?jǐn)?shù)約 30%。

1.3 染色及固色工藝

染色:酸性染料 6B-藍(lán) 5%(owf),酸性染料

10B 紅 5%(owf),酸性染料 GB 黃,酸性染料 10B

黑,按常規(guī)工藝[5]。

固色:固色劑 3%~6%(owf),雙氧水 3%(對(duì)

固色劑質(zhì)量),浴比 1∶40,75℃,20min→脫水

(25min)→焙烘(150℃,1min)。

1.4 染色及固色工藝

染色:酸性染料 6B-藍(lán) 5%(owf)或酸性染料

10B 紅 5%(owf),按常規(guī)工藝[5]。

固色:酸性固色劑 2%~4%(w.o.f),雙氧水

3%(對(duì)固色劑質(zhì)量),浴比 1∶40,75℃,20min

→脫水(25min)→焙烘(120℃,1min)。

1.5 測(cè)試方法

色差△E:用 Color Eye 7000A 測(cè)試;

皂洗牢度:按 GB/T 3921-2008 方法測(cè)試及評(píng)

級(jí);

耐摩擦牢度:按 GB/T 3920-2022 方法測(cè)試及

評(píng)級(jí);

耐汗?jié)n牢度:按 AATCC15-2021 方法測(cè)試及

評(píng)定;

耐水漬牢度:按 GB/T 5713-2013 方法測(cè)試及

評(píng)定。

耐水泡牢度:按 GB/T 3921-2008(紡織品色

牢度試驗(yàn)?zāi)拖瓷味取窚y(cè)定,浴比 1∶40,水浴加

熱到 95℃以上,保溫 5min,期間攪拌 3~4 次,

取出織物,冷卻常溫,測(cè)殘夜的吸光度,比較殘

液的深淺[6]。

2.結(jié)果與討論

2.1 固色后色變

表 1 為染色織物固色前后的色光變化,以總

色差值△E 表示:

表 1 固色前后棉織物的色變比較

固色劑用量 紅色 黑色 翠藍(lán)色

1% 1.032 0.896 1.253

2% 1.325 0.976 1.363

3% 1.632 1.134 1.536

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