练漂第6章-蚕丝织物的前处理

第六章蚕丝织物的前处理本章重点：1、蚕丝织物精炼的目的2、蚕丝脱胶的原理3、脱胶工艺条件分析4、精炼的方法及工艺第一节桑蚕丝织物的前处理一、脱胶的原理（一）蚕丝织物的组成成分生丝—未经脱胶处理的桑蚕丝生坯—由生丝织造而成的蚕丝织物，又称坯绸。生丝丝素：主要成分，使丝具有柔软纤细洁白光泽柔和吸湿性好，弹性适中等，是高级纺织原料。丝胶：分布在丝素表面，吸湿性更高，少量可使蚕丝穿着更舒适，且对丝素有保护作用，但结晶度低，稳定性差，手感粗硬，大量丝胶的存在影响蚕丝的染色性能和手感，有损丝织物固有的优良品质和服用价值。其他丝织物浆料、油剂及着色染料灰分：含量0.7％，大部分以无机盐的形式存在于丝胶中，影响织物手感其他油蜡质：存在于丝胶中，含量0.4～0.8％，影响织物的润湿性及膨胀速度，妨碍染整加工色素：含量较低，存在于丝胶中，使织物白度降低，同时会降低染色及印花产品的色泽鲜艳度碳水化合物：一部分碳水化合物呈细微的纤维状，影响生丝及织物的外观，较多的微绒，还会使染色及印花产品的光泽和鲜艳度降低油剂、浆料及着色染料：是在织造前人为施加或在运输过程中沾污而存在于蚕丝中的。油剂包括抗静电剂、润湿剂等；着色染料是直接或弱酸性染料，易溶于水，易被还原而褪色。（二）蚕丝织物精炼的目的生丝及其织物必须经过精炼加工以去除丝胶及其杂质，为后续加工提供合格的半制品或直接得到练白产品（此过程称为精练）。赋予蚕丝及其制品优良的服用性能。由于蚕丝织物精炼的主要目的是去除丝胶，随着丝胶的去除，附着在丝胶上的杂质也一并去除，因此蚕丝织物的精炼又称为脱胶。（三）蚕丝脱胶的原理1、丝素和丝胶性能的异同点（1）相同点：都是蛋白质，基本组成单位是а-氨基酸，均具有亲水性和两性性质。（2）不同点：组成氨基酸的种类、含量不同，因此丝素和丝胶的结构、构型及化学性质有很大差异：a：化学组成上，丝素主要是由乙氨酸组成，其次为丙氨酸、丝氨酸。乙、丙氨酸之和约占70％；而丝胶主要是由丝氨酸组成，约占34％，乙、丙氨酸含量较小，此外，丝胶中二羧基酸和二氨基酸的含量都比丝素中的高，这些亲水性物质使丝胶比丝素具有更高的吸湿性和水溶性。b：从结构来看，丝素结晶度高于丝胶，因此丝胶的吸湿性比丝素高，在水溶液中会发生更强烈的膨化，甚至溶解。c：化学稳定性不同，丝素对弱酸、弱碱及酶稳定，而丝胶会在这些物质的作用下发生水解、分解反应，溶解度大幅度提高。2、脱胶原理蚕丝织物的精炼，实质就是利用丝素与丝胶结构上的差异以及对化学药剂稳定性不同的特性，在化学助剂及适当条件下除去丝胶及其它杂质，以获得具有手感柔软，质地细腻，外观洁白，形态飘逸，光泽柔和，吸湿性好，渗透性好的产品。（1）碱脱胶：其作用原理是：利用碱性溶液中丝胶能够发生剧烈膨化甚至溶解而丝素较为稳定的特性，去除蚕丝中的丝胶。在使用碱剂脱胶时，应选择合适的碱剂以避免损伤丝素，常用的碱剂有强碱弱酸盐如：碳酸钠、硅酸钠、肥皂等。强碱弱酸盐虽然能起到脱胶而不损伤丝素，但不具有去除蚕丝中油蜡质及色素的能力，也不能使脱除下来的丝胶和杂质均匀地分散在练液中，而不重新沾污纤维。而且长时间的碱处理会使脱胶后的织物手感粗硬。因此脱胶时将碱与肥皂、合成洗涤剂等表面活性剂合并使用。常用的脱胶方法：肥皂-碱法、合成洗涤剂-碱法。（2）酸脱胶：有机酸酸性太弱，无机酸易损伤丝素，且工艺繁复，很少采用。（3）酶脱胶：常采用碱性蛋白水解酶退浆（？？）。机理：碱性蛋白水解酶能对丝胶分子中的多缩氨基酸键的水解具有催化作用，使丝胶蛋白质成为可溶性的膘、胨、肽等，再进一步催化水解生产氨基酸，借助水洗作用达到脱胶的目的。这个过程中，它对丝素无影响。由于酶的专一性，它仅对丝胶产生催化水解作用，对丝胶之外的其他杂质不能去除，而且分解后的丝胶，特别是内层丝胶，不能很好的与丝素本体分离，很难单纯依靠水洗去除干净。所以单独采用酶脱胶的效果不理想，需要辅助于肥皂、合成洗涤剂的乳化、净洗等作用，才能有效去除丝胶、油蜡质及色素等杂质。常用的方法有：酶-肥皂法和酶-合成洗涤剂法，以酶-合成洗涤剂法更为常用。二、脱胶工艺条件分析丝织物的脱胶过程大致分为三个阶段：1、丝胶从练液中吸水后发生膨胀；2、膨化后的丝胶在碱、酸、酶等助剂的催化作用下发生水解或溶解；3、溶解或水解后的丝胶及小分子化合物与丝素剥离，并稳定地分散在练液中。三个阶段并非完全独立，而是相互制约、相互影响的。丝胶的去除程度取决于上述三个阶段的进行情况。凡是影响上述三个阶段进行程度的工艺因素将都影响脱胶的效果，主要包括：脱胶液的pH值、各种助剂的浓度、浴比及脱胶时间等。（一）脱胶液的pH值：右图为桑蚕丝在不同pH值的溶液中，以近沸点的温度处理30min后的脱胶率。由图可知：当pH值介于4～7时，丝胶的脱除量最低，这是因为此时溶液的pH值处于丝胶的等电点（桑蚕丝胶的等电点为3.9～4.3）附近，丝胶在该条件下的溶解度最小；当pH值大于9或小于2.5时，丝胶的溶解度急剧增加，脱胶速度加快，在30min内可充分脱胶；当pH值大于11或小于2时，脱胶速度更快，同时，丝素液开始发生一定程度的溶解和水解，纤维素的强力显著下降。综合考虑，脱胶可以选择pH=1.75～2.5的酸性溶液或pH=9～10.5的碱性溶液。但由于酸性溶液脱胶后成品手感粗糙发硬，且对设备要求高，所以桑蚕丝脱胶溶液的pH值一般控制在9～10.5，即便如此，因丝素的耐碱性较差，在脱胶时还要严格控制其他工艺条件，如温度、时间等。（二）脱胶温度：丝胶在酸、碱、酶的条件下的水解是一个吸热反应，温度升高，丝胶的水解速度加快，丝胶及其水解产物的溶解度提高，因此脱胶温度对脱胶速率的影响在酸碱性条件下均很显著。右图是处理60min后的丝胶溶解度与溶液温度的关系。1-1%肥皂和0.65%NaOH，pH=122-1%肥皂，pH=10.213-0.7%肥皂，pH=1.12在生产中，考虑到丝素的稳定性及设备的安全性，pH值为9～10.5、温度为98～100℃。在此条件下，保持练液沸而不腾，既可以通过练液的自然循环使脱胶均匀，又可防止由于织物间的摩擦而造成擦伤、发毛等疵病，进而可避免染色时色斑的产生。（三）脱胶用剂及其浓度：脱胶用剂的性质与浓度不同，脱胶速率也不同。使用氢氧化钠溶液的脱胶速率最剧烈。另外，在一定温度下，脱胶用剂的浓度越高，脱胶速率越快。（四）脱胶时间：脱胶所需要的时间，本质上取决于丝胶的溶解速率。从工艺因素方面看，取决于练液的浓度、pH值、温度等，还与丝胶的含量、坯绸的厚薄、经纬密度等有关。（五）浴比：在脱胶时，浴比大小直接影响脱胶的质量。浴比过小，织物不利于练液的循环导致脱胶不均匀、不透，生成“生块”疵病。同时紧贴的织物阻碍了已经膨化的丝胶向练液中转移，降低脱胶效率。浴比过大，织物周围与溶液中丝胶浓度梯度加大，可加速脱胶过程，但易造成用剂、水及能源的浪费，增加生产成本，同时排污量加大，不利于环保。因此浴比应根据加工织物的厚薄、匹长而定：轻薄织物为1:60，中厚织物1：40～45，厚重织物1:30～35。（六）中性盐对脱胶的影响：在脱胶液中如果存在中性盐，也会影响脱胶的质量。一方面练液中的中性盐会加快脱胶的速度；另一方面中性盐的存在会使丝素的水解速度加快，使丝素更易受到破坏。因此，练液中中性盐的存在会导致脱胶时对丝素的损伤，降低强力。中性盐对丝素的破坏程度与中性盐的种类和浓度有关。三、脱胶设备及精炼方法：精炼槽、平幅连续精炼机、高温高压精炼釜等精炼槽精炼工艺（一）精炼前准备：采用精炼槽进行脱胶时，前处理包括：分批、退卷、码折、钉线扣襻、穿杆打印等工序。1、分批：对丝织厂来的坯绸按品号、品种规格进行分档，以便于根据不同织物组织特性，选择不同的加工工艺。2、退卷：将丝织厂以卷状下机的坯绸进行落卷，称为退卷，同时对坯绸进行检验，检验有无织疵、破洞、油污渍等。目前国内使用的退卷机有Q601-220型。如右图。3、码折：将退卷后的织物按一定规格重新折叠，以适应脱胶方式。码折可分为“S”码和圈码两种。如图。“S”码折适用于轻薄、组织疏松的织物，属手工加工，精炼均匀，但在回折处易产生“刀口印”；圈码适宜于中厚织物，在圈码机上加工。需圈码的织物不需退卷，可将退卷与圈码同时进行。易造成脱胶不匀，甚至产生“生块”疵病。4、钉线扣襻：将织物码折后，为了使织物能够悬挂于练槽上加工，需要在一侧布边上用针线将绸边串结，再用绳襻将穿线提携起来。此工序称为钉线扣襻。钉线扣襻时，钉线要穿在织物边道上，防止钉入绸面或漏钉，分领要均匀，否则会产生线襻印或吊襻皱印。5、穿杆打印：将已钉好线襻的织物穿上挂杆。在织物一端约100mm处盖上不退色油墨戳印，标明日期、挂练槽号码、班次、操作人代号等，便于质量跟踪。然后入槽，挂绸竿两端搁置在练槽两边槽沿上，使织物悬挂着全部浸入练液中。（二）精炼方法与工艺：精炼槽精炼常用的脱胶方法有皂-碱法、合成洗涤剂法和酶-合成洗涤剂法及新型精炼法四种。1、皂-碱法：主练剂是肥皂，助练剂包括纯碱、硅酸钠、保险粉等。肥皂是一种性能优良的脱胶剂，在水中能发生水解作用，生成游离碱和脂肪酸。游离碱促进丝胶水解,提高丝胶的溶解度，达到脱胶的目的。同时肥皂又具有良好的润湿、乳化和净洗性能，有利于练液向纤维内的渗透，使脱胶均匀，并可去除织物上的油蜡质，乳化、分散已脱落到溶液中的丝胶和杂质，防止再沾污。纯碱补充肥皂的碱性，同时具有软化水质的作用。硅酸钠：增加练液的碱度，同时其水解产生的硅酸具有保护胶体的能力，防止脱落的丝胶及其水解产物等杂质重新粘附到织物上，并能吸附铜、铁离子防止产生锈斑，有利于提高织物的白度。但过多影响成品的手感和光泽，要严格控制其用量。保险粉：强还原剂，在碱性溶液中，可与还原分解织物上的着色染料及天然色素，起到漂白作用。皂-碱法脱胶的工艺流程：预处理→初练→复练→练后处理（1）预处理：是为了使织物在进入练液之前，丝胶充分膨化，减弱丝胶对丝素的结合力，从而有利于均匀而迅速地脱胶。因此无论哪一种脱胶方法，织物都需要进行预处理。预处理是以一定浓度的碱液对蚕丝织物进行处理。碱剂一般是纯碱或纯碱和硅酸钠的混合碱，预处理工艺一般采用中等温度和弱碱性条件。（2）初练：是脱胶的主要过程，经过初练，能够使大部分丝胶去除，并能去除丝纤维上大量的其他杂质，因此该工序需要较长的处理时间和较高浓度的用剂。初练液工艺条件碱下表：工艺因素肥皂（g/L）纯碱（g/L）35％（40Bè）泡花碱（g/L）保险粉（g/L）温度(℃)时间(min)浴比pH值头桶用量70.3～0.61～20.3～0.495～9860～901:459～11续桶用量30.181全量练液的配制方法：当水升温后，加入纯碱，沸煮5～10min，捞清液面上可能出现的钙、镁盐浮渣，加入预先溶解好的肥皂溶液，继续沸煮5～10min，使溶液澄清后可使用，由于保险粉在pH=10的高温溶液中易分解，因此要分批加入。（3）复练：经过初练后的织物上还残留部分丝胶，并可能带有初练液中的杂质，需要通过复练加以去除。复练所用精炼剂与初练相同，用量可适当减少。其工艺条件见下表：工艺因素肥皂（g/L）纯碱（g/L）35％（40Bè）泡花碱（g/L）保险粉（g/L）温度(℃)时间(min)浴比pH值头桶用量5.50.221.60.3395～9860～901:459～11续桶用量2.50.170.8全量经过复练后的织物洁白柔软，并富有光泽。（4）练后处理：丝织物练后处理包括水洗、脱水两道工序。织物水洗在练槽上进行，采取逐步降温，要水洗充分，织物水洗后随即割除线襻，再经脱水或轧水除去织物上多余的水分，减轻烘燥负担。水洗后织物如不进行染色，可以进行酸洗，即在室温水浴中加入0.25～0.45g/L硫酸浸渍15～20min，以改善织物的光泽，增进丝鸣。脱水分为离心脱水、轧水打卷和真空吸水三种方式。皂-碱法脱胶的特点：由于丝素吸附性能较强，精炼后仍有约1%的肥皂洗不掉而粘附在丝素上，提高了丝绸的柔软滑爽、富有弹性的特征，光泽也较肥亮；工艺条件简单，便于操作。但肥皂能与水中的钙镁离子结合生成不溶性的钙镁皂，被纤