环保节能型棉针织平幅连续练漂设备与工艺研究

摘要：本研究采用等离子体、生物酶等生态染整集成技术开发设计了节能型平幅连续式棉针织生态染整前处理生产线。该技术的特点是节水、减排、降耗、高效。实践证明，采用该技术可明显地提高生产效率和产品质量，改善生产环境，降低原材料消耗，削减源头污染，对实现节能减排，促进清洁生产具有重要意义。

关键词：等离子体；生物酶；平幅连续练漂；冷轧堆；生态染整技术

中图分类号：TS 192.3 文献标志码：A

Development and Application of Continuous Open-width Scouring and Bleaching Machine for Knitted Fabrics

Abstract： In this study， an open-width continuous ecological dyeing and finishing pretreatment production line for cotton knitted fabrics was designed and developed， which integrated plasma， biological enzymes into an ecological dyeing technology. The technology was characterized by water-saving， emission reduction， energy saving， and efficient. Practice has proved that this technology could significantly improve production efficiency， product quality and production environment， and reduce raw material consumption and pollution； the technology is conducive to energy saving， mission reduction， and cleaner production.

Key words： plasma； biological enzyme； continuous open-width scouring and bleaching； cold pad-batch process； ecological dyeing and finishing technology

棉针织物染整加工长期以来一直是绳状间歇式加工方式占主导地位，多在溢流染色机、高温染色机、气流染色机、液流染色机等上进行，相关技术、设备和工艺均比较成熟。但面对节能减排和可持续发展的要求，传统加工方式暴露出很多严重问题，存在高能耗，高水耗，污染严重，效率低，布面质量差（如折痕、皱条、班花、条花等）、织物强力损伤大等缺点。因此，近年来基于印染行业的现状和转型升级的需求，印染工作者不断深入研究清洁生产技术，尝试用生物酶等生态染整技术替代高温强碱工艺，用连续式加工的生产方式替代间歇式绳状加工的生产方式。

本文应用常压低温等离子体和生物酶技术集成用于棉针织物染整前处理。在设备上，采用冷轧堆短流程平幅连续式生产方式取代间歇式绳状生产方式；在工艺上，采用生物酶、常压低温等离子体等生态染整技术取代高温、强碱、多表面活性剂的传统工艺，以推进清洁生产，实现节能减排。

1 设计与实践

1.1 技术路线

等离子体和生物酶生态技术在冷轧堆短流程平幅连续前处理中的联合应用，其具体技术路线如图1所示。

等离子体与生物酶在棉针织物染整前处理中集成应用机理：在大气压下经电晕放电处理织物时，电晕放电产生的等离子体电子、离子、自由基等活性粒子之间发生相互撞击反应及辐射，作用于干态织物，增加了纤维表面极性基团数量，使之发生改性，并刻蚀破坏纤维表皮层的连续性，使纤维微结构发生变化，为各种助剂与纤维的反应提供更多的

作用点，并产生协同效应，从而提高作用效果。

1.2节能型平幅连续前处理联合机技术集成

平幅连续印染加工在机织物染整中早已是常规的生产技术，但针织物染整大多还是停留在各种间歇式的绳状加工，为克服间歇绳状加工存在的缺点，针对针织物开发节能、环保、平幅连续加工的新工艺、新技术、新设备势在必行。为此，本研究开发了等离子体-生物酶冷轧堆平幅连续前处理清洁生产线。

该生产线由两个单元组成。第1单元为冷轧堆精练单元，其作用是应用等离子体-生物酶将织物进行联合处理，作业单元由进布架、等离子体发生器、高给液浸轧槽、落布架及保温堆置箱或成卷转动保温堆置架组成。设备流程如图2、图3所示。

图2为等离子体干态预处理单元装置示意图，包括进布装置→等离子体预处理装置→出布装置。

图3为冷轧堆精练单元机示意图，包括进布装置→均匀高给液轧车→出布装置→保温堆置箱。堆置的方式可采用落布箱或“A”字打卷堆置。

第2单元为漂白净洗单元。本单元功能是做漂白→水洗→净洗→脱水连续处理，作业单元由进布架、高给液浸轧槽、网床保温堆置箱、水洗净化脱水装置、落布架组成。

图4为汽蒸高效水洗联合机，包括进布装置→浸渍轧槽

→网床汽蒸箱→三格高效水洗槽→除氧浸轧槽→出布装置。

与高给液装置浸轧堆精练及酶氧活化短蒸漂配套的高效水洗是短流程前处理工艺的关键。高效水洗设备必须既具有很强的洗涤能力，又节水减排，且运行低张力、平稳无皱。要提高洗涤效果，必须强力去除浮着在织物上的高浓度杂质，因此，除在工艺上需要采取适宜的洗涤温度，设备上采用双向柱状与线状相间喷淋的“水刀”式强力穿透冲冼、脉冲震荡撞击、浸渍三结合的转鼓水洗和酶净洗残留H2O2，联合机组，提高水洗效果；同时，平洗槽从进布至出布由低到高的阶梯排列，尾部进水，逐格“S”型倒流排放，强化水交换，提高浓度梯度，显著节约用水。

图5为减压脱水机示意图，包括进布架→真空抽吸脱水或加压吹散脱水→出布架。

2工艺实践

采用常压低温等离子体与生物酶集成技术，对织物进行联合处理的应用研究。织物以21S棉半精梳针织拉架罗纹布为例。

2.1工艺流程及工艺条件

（1）预处理

采用空气为介质的电晕放电常压低温等离子体对棉针织物进行预处理处理。工艺流程：进布→等离子体预处理→出布直接进入冷轧堆精练；预处理条件为：功率5kW（两段），车速10～20m/min。

车速的快慢直接影响对织物的处理效果。车速越慢，等离子体对织物处理时间就越长，对纤维表面的刻蚀作用就越强，纤维表面的变化就越大，就越有利于试剂渗入，并促进对果胶质、蜡质、木质素及其他杂质的快速溶胀分解或氧化与去除，提高润湿性。

（2）冷轧堆精练

工艺流程及条件：进布→冷轧堆精练（酶激活温度50～60℃，车速40m/min，出布带液率120%）→成卷松式保温堆置或摆动落箱堆置（30～60min）→酶氧漂（激活温度65～70℃，车速40m/min，出布带液率120%）→网床松式恒温堆置（70～80℃，30～40min）→一格热水洗（80℃）→一格温水洗（55～60℃）→一格水洗（室温）→酶净化（室温，堆置10～20min）→出布缸染色或出布减压脱水。

2.2工艺处方

酶精练3～5g/L

酶氧漂白剂5～8g/L

净洗剂1～2g/L

稳定剂1～2g/L

除氧酶0.5～1g/L

3结果与分析

3.1等离子体/生物酶组合应用的处理效果

生物酶技术因其环保、温和、高效，特别是采用复合酶精练取代传统高温强碱工艺，顺应绿色生产加工和可持续发展的要求，在节约能耗、减少环境污染、提高产品质量、增加附加值等方面具有独特的优势，但是生物酶工艺由于处理温度较低，不利于去除纤维表皮层中的蜡质，致使织物的润湿性不理想。本技术采用常压等离子体与生物酶技术集成组合对织物进行处理，织物经常压低温等离子体处理后，能够在纤维表面生成离子及自由基团，并形成刻蚀作用，从而改善纤维表面的亲水性，最终使织物的处理效果和应用性能得到提升（表1）。

3.2冷轧堆连续生产线的节能减排效果（表2）

由表2可知，等离子体-生物酶冷轧堆工艺明显提高了生产效率和产品质量，可实现节水约50%，减少污水排放量约50%，降低能耗约70%，减少染化料25%左右，COD排放总量降低约25%，降低综合成本20%左右。

新工艺在提效、提质、节水、降耗、减排等方面具有明显的优势，这是因为在处理织物时，先由低温等离子体以无水、无污染方式对织物进行处理，使纤维表皮层连续覆盖状态被破坏，继而使这一物理过程处理的织物迅速进入生物酶冷轧堆及平幅连续温和练漂反应的全过程；由于连续加工单元设备贯穿着张弛相间的合理配置，变频控制整体设备运行传动保持着低张力、恒张力稳定同步运行状态，确保了工艺上机并稳定高效连续生产，提高了生产效率，改善了产品质量；水洗单元采用转鼓双向“水刀式”连续强力喷淋水洗，并形成有浸渍、脉冲击水因素相结合的高效水洗机组，同时与连续生物酶净洗相结合，省去了多道水洗机组，在水洗上体现短程高效、节水；应用真空抽吸或加压吹散方式进行平幅脱水，控制带液量在30%以下，或在控制水分保持恒定的条件下，可直接供冷轧堆染色，节省烘干能耗，省时、降耗。

4结论

（1）常压低温等离子体与生物酶技术的组合应用，可明显提高棉针织物的练漂效果，提高润湿性，满足后续加工要求；（2）等离子体发生器与生物酶冷轧车单元设备，元件优化选择与技术条件设计是实现本技术的关键；（3）连续高效水洗联合机与酶净洗的组合应用对水洗、节水效果显著；（4）本技术集成对实现棉针织染整连续化生产，提高生产效率，提高产品质量，改善劳动环境，推进清洁生产，实现节能减排，具有重要意义。

作者简介：关 伟，1962年生，副教授，从事机电专业教学与应用研究。

通讯作者：郭世良，E-mail： kunfengyx@163.com。

作者单位：关 伟、陈晓梅，广东农工商职业技术学院；周 律、郭世良，清华大学；葛宏凯，常州吉麦机械有限公司；彭 荣、王 刚，江苏坤风纺织品有限公司。

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