絲光工藝原理

時間：2007年02月12日 11:39:10來源：中國紡織網紡織論壇作者：

§1 引言

一、絲光的含義

1、絲光：棉制品(紗線、織物)在有張力的條件下，用濃的燒堿溶液處理，然后在張力下洗去燒堿的處理過程。

2、堿縮：
棉制品在松馳的狀態下用濃的燒堿液處理，使fibre任意收縮，然后洗去燒堿的過程，也稱無張力絲光，主要用于棉針織品的加工。

二、絲光與堿縮織物的特點

絲光后：織物發生以下變化

1、光澤提高
2、吸附能力，化學反應能力增強
3、縮水率，尺寸穩定性，織物平整度提高
4、強力、延伸性等服用機械性能有所改變
堿縮雖不能使織物光澤提高，但可使紗線變得緊密，彈性提高，手感豐滿，此外，強力及對dye吸附能力提高。

三、工序安排

1、先漂后絲：
絲光效果好，廢堿較凈，但白度差，易沾污，適合色布，尤其厚重織物。

2、先絲后漂：
白度好、但光澤差，漂白時fibre易受損傷，適用于漂布，印花布

3、染后絲光：
適合易擦傷or不易勻染的品種(絲光后，織物手感較硬，上染較快)染深色時為了提高織物表面效果及染色牢度，以及某些對光澤要求高的品種，也可采用染后絲光。

4、原坯絲光：
個別深色品種(苯胺黑)可在燒毛后直接進行絲光，但廢堿含雜多，給回收帶來麻煩，很少用。

5、染前半絲光，染后常規絲光：
為了提高染料的吸附性和化學反應性。
棉布絲光分干布絲光和濕布絲光兩種，由于濕布絲光含濕較難控制，因此以干布絲光較多。
其他堿金屬的氫氧化物對纖維素纖維也有一定的膨化作用，但其膨化能力隨原子量增大而↓，且成本較高，因此只有燒堿才具實用價值，某些酸和鹽類溶液(H2SO4,HNO3,)也可使纖維素纖維膨化，獲得絲光效果，但實際生產有困難，缺少實際意義。
無水液氨因分子小，純度高，也是一種優良的膨化劑，20世紀60年代未曾進行過絲光研究，其產品的光澤和染色性能均不及堿絲光，但手感柔軟、尺寸穩定性和抗皺性較高，故近年來作為與后整理中機械預縮、樹脂整理結合應用的新工藝，稱為液氨整理。

四、絲光效果的評定

1、光澤
是衡量絲光織物外觀效應的主要指標之一。
可用變角光度法、偏振光法等測，但尚無統一的理想的測試手段，目前多用目測評定。

2、顯微切片觀察纖維形態變化

3、吸附性能
(1)鋇值法：是檢驗絲光效果的常用方法，鋇值大，絲光效果好
棉布鋇值=100，鋇值＞150表示充分絲光，一般為135～150。
(2)碘吸收法：
(3)碘沾污和染色測試法：
將不同鋇值(100～160)試樣，用一定濃度碘液or直接藍2B染液處理，制成色卡，再將未知試樣的碘沾污和染色深度與色卡對比，定量評定絲光鋇值。

4、尺寸穩定性
采用機械縮水法或浸漬縮水法測量處理前后織物長度變化，通過公式計算縮水率，一般經向縮水率常大于緯向，但有些經密較高的品種產生負縮水率(門幅增大)。

§2 絲光原理

一、絲光纖維的性質
棉纖維濃堿作用后的變化

1、形態結構
纖維直徑增大變圓，縱向天然扭曲率改變(80%→14.5%)，橫截面由腰子形變為橢圓形，甚至圓形，胞腔縮為一點，若施加適當張力，纖維圓度增大，表面原有皺紋消失，表面平滑度，光學性能得到改善(對光線的反射由漫反射轉變為較多的定向反射)，增加了反射光的強度，織物顯示出絲一般的光澤。
織物內纖維形態的變化是產生光澤的主要原因，張力是增進光澤的主要因素。

2、微結構
結晶度↓(70%→50%)，無定形區域↑，使原來在水中不可及的羥基變為可及，因此纖維對dye的吸附性能和化學反應性能都有所提高，另外，由于絲光后，纖維形態變化，表面和內部的光散射減少，因此同濃度染料染色時，染色深度也增加。
纖維溶脹后，大分子間的氫鍵被拆散，在張力作用下，大分子的排列趨向于整齊，使取向度提高，同時，纖維表面不均勻變形被消除，減少了薄弱環節。使纖維能均勻的分擔外力，從而減少了因應力集中而導致的斷裂現象。加上膨化重排后的纖維相互緊貼，抱合力，也減少了因大分子滑移而引起斷裂的因素。

3、分子結構的變化
棉纖維在濃堿液中發生溶脹后，大分子鏈間的氫鍵被拆散，舒解了織物中貯存的內應力，通過拉伸，大分子進行取向排列，在新的位置上建立起新的分子鍵，且分子間力比溶脹前大。最后在張力下去堿，已取向排列的纖維間的氫鍵被固定下來(是在更為自然，穩定的狀態下被固定下來的)，這時的纖維處于較低的能量狀態，因此尺寸穩定。

二、絲光原理

絲光是一個復雜的過程，關于棉纖維在濃堿液中發生劇烈溶脹的原因有兩種理論作出解釋

1、水合理論
(1)燒堿與天然纖維素(纖維素)作用，生成堿纖維素，主要有兩種類型：
①醇化合物：
②分子化合物(加成化合物)：
兩種產物都不穩定，經水洗便水解成水合纖維素，再通過脫水烘干后即成為絲光纖維素(纖維素Ⅱ)整個過程纖維素的變化表示如下：
(2) 棉纖維經濃NaOH處理發生劇烈的不可逆溶脹原因是：鈉離子體積小，它可以進入到fibre的晶區；同時Na 是一種水化能力很強的離子，環繞在一個Na 周圍的水分子多達66個之多，以至形成一個水化層，當Na 進入fibre內部并與fibre結合時，大量的水分也被帶入，因而引起了劇烈溶脹，由于能進入晶區，因此，溶脹是不可逆的。
(3)這種溶脹受溫度的影響：
（4）溶脹也受NaOH濃度及中性鹽的影響，

2、Donnen膜平衡理論
溶脹是滲透壓作用的結果。
假設纖維素是一種弱堿，在燒堿溶液中可形成鈉鹽，纖維素鈉鹽電離生成不可移動的纖維素陰離子Cell-O?，溶液中尚有可移動的Na 和OH-，如果有NaCl存在，還有Cl?，將纖維表面看作有類似半透膜性質，這些離子按一定條件分布，達到平衡時，膜內外必須分別達到電性中和。
膜內可移動離子總濃度： CI=[Na ]I [OH-]I [Cl-]I=2X-C1
膜外可移動離子總濃度： CO=2(C2 C3-X)=2X，
CI>CO，因而產生了滲透壓（P），引起纖維溶脹。
P=RT（CI-CO）=RT(2X-C1-2X′)
P=RT() （1）
根據（1）式
（1）當C2不是很大時，C2↑，C1↑，P↑，溶脹↑
（2）若有鹽存在，膜外[Na ]↑,即X1↑，P↓，溶脹↓
（3）若C2↑↑，C1相對C2很小，而膜外[Na ]↑↑，X‘很大，P→O

§3、絲光工藝條件分析
絲光工藝的基本條件是NaOH溶液的濃度，溫度，作用時間，張力和去堿。
一、堿液濃度
是影響絲光效果的主要因素
① 棉纖維用不同濃度燒堿溶液處理后，長度和直徑的變化情況：
濃度＞8%，直徑增加，長度縮短至最大
②棉紗在不同濃度NaOH溶液中的收縮和染著力
③棉布絲光對濃度要求(C與收縮及鋇值關系)
C=177g/L時，鋇值為150，C=245g/l，鋇值最高。
C=240~280g/l，收縮趨于穩定。
因此絲光最適宜的燒堿濃度是245g/l左右，考慮到織物本身吸堿、空氣中酸性氣體的耗堿等因素，棉布絲光堿濃度為260～280g/l。實際生產中，可根據半制品的品質和成品的質量要求選擇。

二、張力
1、張力對織物光澤的影響
棉織物用濃堿處理時，只有加上適當的張力，才能顯示出良好的光澤，從張力對棉紗絲光后性能的影響可以看出：張力大，光澤好。
2、張力對織物機械性能和吸附性能的影響
即在無力條件下，棉紗線的強力已獲得提高，如果施加適當的張力，其強力還可以進一步提高，但光澤增加的并不多，且斷裂延伸度和吸附性能卻有所下降。
3、張力對織物縮水率的影響
絲光時，經緯向張力對織物縮水率有極為重要作用。
實際生產中，各種規格的織物經緯向縮水率是不平衡的。卡其、府調等經密較高的織物，經向縮水率大大超過緯向縮水率，所以優先考慮經向張力；而平布等一類薄織物則正好相反。

三、溫度
燒堿與纖維素纖維的作用是放熱反應，所以提高堿液溫度有減弱纖維溶脹的作用，從而降低絲光效果，表現在收縮率和鋇值下降，所以絲光堿液以低溫較好，但實際生產中考慮到經濟效益，以及溫度過低堿液粘度增大，使減液難以滲透到紗線和織物內部，再有擴幅較難，所以通常采用軋槽夾層通入冷流水使堿液冷卻即可。
四、時間
絲光作用是使燒堿迅速均勻而充分地滲入棉紗or織物內部和纖維發生作用，因此必須保證一定的時間。
將棉紗用280g/lNaOH在無張力下絲光，發現，20s時間就能使紗線收縮率和對dye吸收率達到最大值，延長時間對增進絲光效果并不顯著。此外，時間與堿濃度和溫度有關，濃度低時，應適當延長作用時間；一般采用50～60s。

五、去堿
去堿對絲光的定型作用有很大影響，若放松張力后，織物上還有5%以上的堿，則織物仍會收縮，從而影響光澤、緯向縮水率。去堿分兩步進行：①在擴幅情況下，使用沖吸裝置將熱稀堿淋洗織物；②放松緯向張力后，進入去堿箱，用淡堿洗蒸。

§4 絲光設備
常用絲光機有布鋏絲光，彎輥絲光和直輥絲光機。以布鋏絲光機效果最好，應用最廣。
一、布鋏絲光機
由前軋堿槽、繃布輥、后軋堿槽、布鋏擴幅裝置、去堿箱、平洗機等部分組成。
優點：張力易控制，織物縮水率、去堿效果比具它絲光機理想。
缺：布鋏部分易產生機械性疵布，設備占地大。
二、彎輥絲光機
與布鋏絲光機的區別主要在于擴幅與初洗部分
其擴幅部分是由一個淺平階梯鐵槽和10～12對彎輥組成。
擴幅作用是依*織物繞經彎輥套筒弧形斜面時所產生的緯向分力將其門幅展寬。
彎輥絲光機加工時，常常兩層織物疊在一起進行，產量較高，但洗堿效率低，擴幅效果差。雖有機身短、結構筒單的優點，但易產生經密不勻，緯紗成彎月狀，染色易有陰陽面，應用遠不如布鋏絲光機廣。
三、直輥絲光機
與前兩種不同的是，沒有軋車和繃布輥筒，也沒有擴幅裝置。
特點：常以雙層進行，產量較高，絲光均勻，不會產生破邊；機身較短，傳動簡單，操作方便，但擴幅作用差(緯回縮水率難達國標)，這是其主要缺點。國內有的廠采用布鋏與直輥并用，較好的解決了這一問題。

附
絲光工藝和設備改進動向
一、高速絲光
由于練漂前處理速度快，產量高，因此要求絲光速度與之相適應。常規布鋏絲光機車連僅50～60m/min，而高速絲光機達100～150m/min，這樣可解決絲光“瓶頸”問題，但對絲光機的各部件要求就高了。
可從以下幾處著手：
(1)放大軋堿槽，增加浸堿時間，增加繃布輥筒。
(2)增加沖吸次數(5沖5吸以上)，增加去堿箱數，加強去堿效果。
(3)采用高效水洗(如高頻振蕩洗滌，橫導輥，直導輥等)。
(4)由于車速快，布鋏磨損大，應采用合金鋼or耐磨塑料襯墊。
(5)平洗時用酸中和，以保證出布pH值在7～8之間。
二、濕布絲光
濕布絲光主要優點：①fibre膨化足，吸堿均勻，產品質量均勻；②勻染性好；③落布門幅寬；④省去前烘燥設備；⑤加速半制品周轉。
應注意問題：①布上含水率大小及均勻程度，要求浸堿前經均勻軋車浸軋一次，軋液率＜60%；
②堿濃的穩定，將第一堿槽分為前后兩格，300g/l的濃堿于后格，經溢流管倒流到第二堿槽，再倒流到第一槽前檐，這樣，堿槽容量小，液體交換快，便于平衡。同時織物先接觸淡堿，再接觸濃堿，有利于堿液滲入纖維內部，并充分均勻地膨化，使絲光效果得到保證。
三、熱堿絲光
常規絲光工藝是室溫絲光(18～20℃)，堿液較粘稠，不易滲透，易造成“表面絲光”，厚重緊密織物要獲得均勻透徹的效果，困難更大。熱堿滲透性好，但膨化較差。因此采用先熱堿，后冷堿的絲光工藝。熱堿的先期滲入，有利于冷堿液的繼續滲入，使織物帶有較多的堿量，產生均勻而有效的膨化。
程序如下：織物松馳浸軋濃堿(沸點,5S以上)→熱拉伸→冷卻→張力下去堿→去堿箱→平洗槽
主要優點
(1)絲光作用均勻，效果良好；
(2)光澤、強力、尺寸穩定性都較常規絲光優越；
(3)可與煮練工序合并，縮短工藝路線，降低成本，提高經濟效益(在冷卻前，使浸熱堿的織物汽蒸10′，常壓)

四、真空透芯絲光
由德國克萊鈉韋公司提出，在直輥絲光機的第一下輥筒上加裝一個真空罩，與真空泵相連(抽至10kPa)，當織物經過時，殘留的空氣可以去除，使堿液能在纖維膨潤前快速、均勻的滲入，從而縮短浸漬時間，提高效率，但設備復雜，高速運行時費用較大。

五、絲光堿液中加入滲透劑
此法國外用的較多，國內則因影響淡堿回收，很少使用。

六、泡沫絲光
優點是可節約燒堿，并可單面絲光，關鍵是選擇理想的發泡劑，獲得穩定的泡沫絲光液，經浸軋后泡沫能快速破裂而滲入棉織物，獲得均勻的浸堿效果。
除發泡劑外，還需加入0.1～0.2%的滲透劑，該工藝尚處于研究中。

七、絲光阻垢劑的應用
絲光皺條是絲光織物常見疵病之一，一旦形成，很難去除。堅硬的高低不平的垢層，更會使織物起皺。在絲光去堿和平洗時加入阻垢劑可解決or改善結垢現象.