大麻(HEMP)是人類最早使用的紡織纖維之一。近年來(lái)，隨著大麻的廣泛種植和大麻脫膠等技術(shù)難點(diǎn)的解決，其產(chǎn)品的綜合開(kāi)發(fā)利用，頗受人們的青睞。大麻纖維屬天然纖維素纖維，利用它開(kāi)發(fā)的針織類服裝，可以滿足人們對(duì)貼身類產(chǎn)品的特殊要求，具有獨(dú)特的吸濕性、透氣性、涼爽感、抗靜電性、抗霉抑菌、防紫外線等功能，屬于綠色紡織產(chǎn)品的范疇。大麻產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)融天然性、舒適性和功能性為一體，滿足了人們追求高檔產(chǎn)品的愿望。
傳統(tǒng)的針織物前處理工藝多以氫氧化鈉作為煮練劑，用量較大，煮漂過(guò)程中釋放的蒸汽會(huì)污染空氣，產(chǎn)生較重的氣味，影響了生產(chǎn)環(huán)境，產(chǎn)生的有害廢液，加重了水處理的負(fù)荷，且容易造成織物的損傷。清棉師Scolase100T是一種生物高科技環(huán)保產(chǎn)品。使用清棉師的確能減少織物的損傷，使前處理后的織物品質(zhì)優(yōu)良，且清棉師是一種催化效率高，催化條件緩和，污染小的煮練用劑。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)和效果測(cè)試，確定了織物的前處理工藝，取得了較為滿意的效果。清棉師作為一種生物技術(shù)的應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低了成本，減小了環(huán)境污染，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
2理論分析
2.1纖維性能
大麻學(xué)名Cannabi Sativa，屬大麻科。它的化學(xué)組成：半纖維素17.84%，水溶物10.08%，果膠5.80%，木質(zhì)素7.31%，纖維素58.14%，其余是脂蠟質(zhì)。由于半纖維素和木質(zhì)素不易去除，果膠含量高脫膠難，所以纖維可利用率較低，可紡性也差，但脫膠質(zhì)量的好壞直接影響到織物的質(zhì)量。傳統(tǒng)的大麻脫膠工藝為化學(xué)脫膠，隨著生物技術(shù)的突飛猛進(jìn)，酶生物脫膠技術(shù)取得了一定的進(jìn)展。經(jīng)過(guò)酶適度脫膠與機(jī)械相結(jié)合提取大麻紡織工藝?yán)w維，獲得長(zhǎng)度為60mm～80mm的纖維，可用于紡36公支以下的純大麻紗其可紡性在麻類纖維中僅次于苧麻和亞麻；其線密度較苧麻、亞麻小一些，一般在0.25tex以下，與棉接近；也可以與毛、絲、滌混紡制成高檔服裝面料；還可獲得供粗梳毛紡的40mm~60mm的毛型短纖維和供棉紡廠使用的20mm～40mm的纖維。
大麻纖維的許多性能與棉纖維有相似之處，通過(guò)與棉纖維的混紡，特別是與精梳長(zhǎng)絨棉拼混后，提高了混紡的可能性。由于棉纖維的柔軟度和延伸性好，使大麻，棉混紡紗能夠滿足針織工藝的要求，不僅改善了成紗質(zhì)量，而且能改善大麻纖維中的雜質(zhì)含量高，纖維染色不均勻，得色不深等不足，提高其服用性能。選用大麻精干麻，線密度為10~6.67dtex，品質(zhì)長(zhǎng)度為29～40mm。原棉品質(zhì)長(zhǎng)度為32mm，線密度為0.18tex。大麻與棉的混紡比為55：45。為保證其可紡性和細(xì)紗強(qiáng)力，大麻纖維在脫膠時(shí)采用了不完全脫膠工藝，使大麻纖維的前處理及染色均存在一定困難。
2.2氫氧化鈉的作用
氫氧化鈉是傳統(tǒng)的最有效的煮練劑。大麻和棉纖維均含有果膠質(zhì)、木質(zhì)素、蠟狀物質(zhì)等雜質(zhì)，在熱堿溶液中它們會(huì)發(fā)生溶脹，從凝膠狀態(tài)變?yōu)槿苣z狀態(tài)，與纖維的粘著變松，再通過(guò)機(jī)械作用，比較容易從織物上洗落下來(lái)。由于大麻纖維中半纖維素的含量大，使纖維對(duì)堿的濃度比較敏感，在較高的堿濃度下，會(huì)對(duì)纖維造成嚴(yán)重的損傷，出現(xiàn)明顯的降強(qiáng)，且與雙氧水的協(xié)同作用不好，其工藝穩(wěn)定性差，要使用大量的助劑，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。
2.3清棉師的作用
清棉師Scolasel00T是由上海市紡織科學(xué)研究院化學(xué)工程中心研制的高效綠色前處理助劑。它是由多種生物復(fù)合酶和鰲合分散劑組合而成的陰離子型產(chǎn)品，外觀呈淡桔黃色顆粒狀，易溶于50~60℃的水中，其1%水溶液pH值為11~12。它與雙氧水協(xié)同作用，在高溫條件下，能有效地分解纖維素纖維的雜質(zhì)，使雜質(zhì)迅速降解而溶于熱水，或被去除。如果膠質(zhì)、蠟質(zhì)、灰分以及其它有機(jī)物。它對(duì)原棉上的木質(zhì)素不是像氫氧化鈉那樣采取膨化的方式，而是用酶把它消化，再在雙氧水存在的條件下，對(duì)部分木質(zhì)素產(chǎn)生氧化分解作用，色素也能被雙氧水破壞，使織物的白度增加。清棉師與雙氧水的協(xié)同作用良好，對(duì)織物的強(qiáng)力損傷較小，能使纖維性柔軟，手感光澤較好，廢水中堿濃度較低，減少對(duì)環(huán)境的污染，使生產(chǎn)總成本下降20%。
2.4雙氧水的作用
在前處理煮漂溶液中，雙氧水主要對(duì)大麻和棉纖維起漂白作用，能夠降解色素不飽和鍵達(dá)到消除顏色目的，還具有煮練去除雜質(zhì)的作用，同時(shí)對(duì)織物的強(qiáng)力也有一定的損傷。
3 實(shí)驗(yàn)部分
3.1實(shí)驗(yàn)材料
混紡織物：大麻/棉(He/T，55/45)羅紋針織坯布，紗支為18.2tex，坯布克重為199.5g/m2
化學(xué)藥品：分析純?cè)噭弘p氧水、氫氧化鈉、硅酸鈉；工業(yè)藥品：清棉師(Scolasel00T)、滲透劑JFC、洗滌劑
實(shí)驗(yàn)儀器：HH-S電子恒溫水浴鍋(河南)、FA2004電子天平(上海)、SBD一1B織物白度測(cè)定儀(浙江)、HD026N織物強(qiáng)力測(cè)定儀(江蘇)
3.2實(shí)驗(yàn)操作
在染杯內(nèi)加入一定量的水，按工藝處方依次加入硅酸鈉、氫氧化鈉(或清棉師)、滲透劑JFC和雙氧水，然后放入織物，控制升溫速率，約50分鐘將前處理溶液從55℃加熱到100℃，再恒溫至規(guī)定的處理時(shí)間。在加熱過(guò)程中要不斷翻動(dòng)織物，且不可將織物長(zhǎng)久地露在前處理液面以外，然后經(jīng)熱水洗、皂洗、熱水洗、冷水洗和晾干，最后測(cè)定織物的白度、失重率和頂破強(qiáng)力。
3.3織物性能測(cè)試方法
根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)前處理半制品的要求，測(cè)試不同前處理?xiàng)l件下，織物的有關(guān)性能，從而評(píng)定工藝條件的合理性。測(cè)試的主要項(xiàng)目有：織物白度指數(shù)、織物失重率、織物頂破強(qiáng)力和織物的毛細(xì)管效應(yīng)。由于處理后織物的毛細(xì)管效應(yīng)均在15cm/30min左右，已達(dá)較高數(shù)值，不再作為重要參數(shù)考查。
3.4正交實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論和方法是在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中形成和發(fā)展起來(lái)的科學(xué)手段。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)再結(jié)合直觀分析，方差分析，可以找出最佳的工藝條件和最顯著的影響因素。為了確定氫氧化鈉和清棉師分別作為煮練劑的最佳前處理工藝條件，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際主要的影響因素，選定了前處理工藝中的雙氧水、氫氧化鈉(或清棉師)、硅酸鈉和時(shí)間作為實(shí)驗(yàn)因素，且各因素取3個(gè)水平，選用L9(3 4)正交表進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
3.4.1氫氧化鈉作煮練劑的實(shí)驗(yàn)方案
用氫氧化鈉作煮練劑，選定了四個(gè)因素、三個(gè)水平的正交實(shí)驗(yàn)方案。設(shè)計(jì)的因素、水平方案如表1所示
表1氫氧化鈉作煮練劑的因素、水平方案
3.4.2清棉師作煮練劑的實(shí)驗(yàn)方案
以清棉師作煮練劑時(shí)，同樣選定了四個(gè)因素、三個(gè)水平的正交實(shí)驗(yàn)方案。設(shè)計(jì)的因素、水平方案如表2所示。
表2清棉師作煮練劑的因素、水平方案
3.4.3正交實(shí)驗(yàn)方案說(shuō)明
以上正交實(shí)驗(yàn)均以浴比1：20，織物10克，加滲透劑JFC3g/L配制前處理溶液于染杯內(nèi)，并放在恒溫水浴鍋中加熱，將針織物放入染杯中進(jìn)行煮漂處理。
4結(jié)果分析
4.1以氫氧化鈉作煮練劑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)設(shè)計(jì)的正交實(shí)驗(yàn)方案，以氫氧化鈉作煮練劑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3、4、5所示。
表3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果
表4 極差與方差分析
表5因子主次順序
注：以上計(jì)算結(jié)果遵循以下原則：當(dāng)α=0.1、0.05、O.01時(shí)，F(xiàn)α臨界值為3.11時(shí)較顯著(*)，4.46時(shí)顯著(**)，8.65時(shí)高度顯著(***)。
根據(jù)表3、4、5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，綜合分析得到第一：影響白度由大到小的因素依次為雙氧水，氫氧化鈉，硅酸鈉和時(shí)間：影響強(qiáng)力由大到小的因素依次為氫氧化鈉，雙氧水，時(shí)間和硅酸鈉；影響失重率由大到小的因素依次為氫氧化鈉，硅酸鈉，時(shí)間和雙氧水。第二；隨著雙氧水用量的增加，織物的白度增加，強(qiáng)力下降，失重率變化不大；隨著氫氧化鈉用量的增加，織物的白度和失重率增加，而強(qiáng)力下降；隨著硅酸鈉用量的增加，織物的白度和失重率增加，而強(qiáng)力測(cè)下降：隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，織物的強(qiáng)力和失重率增加，而白度降低。第三：除氫氧化鈉影響強(qiáng)力達(dá)到較顯著水平(*)外，其它各因素的顯著性F值均沒(méi)有達(dá)到較顯著的Fα臨界值水平(3.11)。所以氫氧化鈉是最重要的影響因素，用量的變化對(duì)織物的強(qiáng)力和失重率影響較大，這是由于棉麻纖維中大量非纖維素和半纖維素成分的存在，對(duì)氫氧化鈉的敏感性特點(diǎn)所造成的。另雙氧水對(duì)織物的白度影響較大。第四：綜合考慮各因素的影響，采用雙氧水7g/L、氫氧化鈉6g/L、硅酸鈉4g/L和時(shí)間為90分鐘的工藝作為最佳工藝。
4.2以清棉師作煮練劑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)設(shè)計(jì)的正交實(shí)驗(yàn)方案，以清棉師作煮練劑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6、7、8所示。
表6 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果
表7 極差與方差分析
表8 因子主次順序
注：以上計(jì)算結(jié)果遵循以下原則：當(dāng)α=0.1、0.05、0.01時(shí)，F(xiàn)α臨界值為3.11時(shí)較顯著(*)，4.46時(shí)顯著(**)，8.65時(shí)高度顯著(***)。
同樣根據(jù)表6、7、8的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，綜合分析得到第一：影響白度由大到小的因素依次為雙氧水，硅酸鈉，時(shí)間和清棉師；影響強(qiáng)力由大到小的因素依次為雙氧水，硅酸鈉，清棉師和時(shí)間；影響失重率由大到小的因素依次為硅酸鈉，時(shí)間，清棉師和雙氧水。第二；隨著雙氧水用量的增加，織物的白度增加，強(qiáng)力下降，失重率變化不大；隨著清棉師用量的增加，織物的白度增加，強(qiáng)力和失重率變化不大；隨著硅酸鈉用量的增加，織物的白度和失重率增加，強(qiáng)力變化不大：隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，織物的白度和失重率增加，強(qiáng)力變化不大。第三：除雙氧水影響白度達(dá)到較顯著水平(*)外，其它各因素的顯著性F值均沒(méi)有達(dá)到較顯著的Fα臨界值水平(3.11)。所以雙氧水是最重要的影響因素，用量的變化對(duì)織物的白度和強(qiáng)力影響較大，這是由于棉/大麻纖維中色素不飽和鍵與纖維素成分的氧化降解所造成的�？赡苓�有雙氧水和清棉師協(xié)同效應(yīng)的影響。另硅酸鈉對(duì)織物的失重率影響較大。第四：綜合考慮各因素的影響，采用雙氧水5g/L、清棉師2g/L、硅酸鈉8g/L和時(shí)間為90分鐘的工藝作為最佳工藝。
根據(jù)表3、6實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值，通過(guò)比較可知，氫氧化鈉作煮練劑的工藝，織物的白度略高于清棉師作煮練劑的工藝，但織物的強(qiáng)力和重量損失卻很大，這是因?yàn)榇舐槔w維中半纖維素和果膠質(zhì)的含量較大，使其對(duì)堿的濃度比較敏感，造成了纖維的嚴(yán)重?fù)p傷。清棉師作煮練劑的工藝在減少?gòu)?qiáng)力和重量損失方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)。
5工藝方案的驗(yàn)證
5.1工藝方案確定
將正交實(shí)驗(yàn)所得到織物的白度、強(qiáng)力和失重率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)進(jìn)行極值、極差、方差大小的分析，比較了各因素對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)影響的程度，再結(jié)合目測(cè)各實(shí)驗(yàn)對(duì)棉籽殼和大麻膠質(zhì)去除的程度，確定了最佳工藝方案如表9所示。
表9最佳工藝方案
5.2驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果
對(duì)確定的工藝方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，平行實(shí)驗(yàn)三次所得結(jié)果如表10所示。
表10 實(shí)驗(yàn)方案的驗(yàn)證結(jié)果
通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，氫氧化鈉和清棉師作煮練劑都能起到去除果膠質(zhì)、木質(zhì)素、蠟狀物質(zhì)的目的。經(jīng)氫氧化鈉煮練的織物白度高，但強(qiáng)力和重量損失較大。而經(jīng)清棉師煮練的織物白度略低，但強(qiáng)力和重量損失較小，且處理?xiàng)l件溫和，處理液的起始pH值為11，排放的廢水pH值為8.4，有利于環(huán)境治理。
6結(jié)論
6.1在大麻/棉混紡針織物前處理煮漂溶液中，氫氧化鈉和清棉師均是良好的煮練劑，能夠去除果膠質(zhì)、木質(zhì)素、蠟狀物質(zhì)、灰分以及其它有機(jī)物。
6.2隨著氫氧化鈉用量的增加，織物的白度和失重率增加，而強(qiáng)力下降；隨著清棉師用量的增加，織物的白度增加，強(qiáng)力和失重率變化不大。
6.3清棉師與雙氧水的協(xié)同效應(yīng)較好，二者主要控制雙氧水的影響。而氫氧化鈉與雙氧水的協(xié)同作用不好，二者的影響均要控制，才能使工藝穩(wěn)定。
6.4清棉師作煮練劑可改善生產(chǎn)環(huán)境中的空氣污染，工藝條件溫和，處理液的起始pH值為11，排放的廢水pH值為8.4，有利于廢水治理。
6.5清棉師作煮練劑的工藝在減少?gòu)?qiáng)力和重量損失方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)，特別適用于大麻及其淚紡織物，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
來(lái)源：印染在線
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