安徽农业大学学报，2015,42(6：1006-1010 Journal of Anhui Agricultural University [D0010.13610听.cnki.1672-352x20151102.020网络出版时间：2015-11-215：45：10 [URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20151102.1545.040.html 超声波对棉织物退浆和漂白处理的影响 何银地，张晓丽，黄晨 (安缴农业大学轻纺工程与艺术学院，合肥230036) 摘要：采用超声波对棉织物进行前处理，单因素实验分析了棉织物失重率的影响因素，设计L,(33)正交实 验，分析超声波处理条件对棉织物性能的影响，确定最佳工艺条件，在最佳退浆工艺下，进一步分析了漂白效果的 影响因素，选出最佳漂白工艺，结果表明，超声波前处理棉织物退浆的最佳工艺：温度50℃，时间30mi,频率 50kHz;棉织物的双氧水漂白最佳工艺：双氧水浓度20gLl,时间30mi,温度60℃。最佳工艺条件下，棉织物 失重率达到14.28%，白度达到76.5，毛效7.4cm,断裂强力305N,伸长率42.8%。说明超声波作用到棉织物前处 理中，可减少前处理试剂用量，缩短时间，降低生产成本。 关键词：超声波；前处理；棉织物；退浆；漂白 中图分类号：TS116 文献标识码：A 文章编号：1672-352X(2015)06-1006-05 Effect of ultrasonic on desizing and bleaching of cotton HE Yindi,ZHANG Xiaoli,HUANG Chen (School of Light-textile Engineering and Art,Anhui Agricultural University,Hefei 230036) Abstract:The ultrasonic was used to pre-treat cotton fabrics.An Lo3)orthogonal experiment was designed after a single factor experimental analysis on factors affecting cotton fabric weight loss rate.The optimal technologi- cal conditions were determined based on the impacts of ultrasonic treatment on the properties of cotton fabrics.Un- der the optimal process,factors affecting bleaching were analyzed to select the best bleaching process.The results were as follows.The optimum process of the ultrasonic desizing:temperature 50C,30 min,frequency 50 kHz;the optimum process of cotton fabric bleaching with H2O2:H2O2 concentration of 20 gL,30 min,60C.Under the op- timum process,the weightlessness rate,whiteness,wicking height,breaking strength,and elongation rate of cotton fabric was 14.28%,76.5,7.4 cm,305 N,and 42.8%,respectively.The data suggested that ultrasonic pretreatment can reduce the amount of pretreated reagent,shorten the time and decrease production costs. Key words:ultrasonic;pretreatment;cotton fabric;desizing;bleaching 超声波技术作为一种清洁生产技术在染整工业 应和空化作用，对棉织物进行处理，从而提高从纤 中的应用已有报道，研究表明超声波技术的应用能 维表面去除杂质和色素的效率。空化作用使液体分 大大提高处理效率，缩短工艺流程，减少能耗和污 子激烈碰撞产生非常强大的冲击力，将被清洗物体 水的排放量，同时又保持甚至提高产品质量，它在 表面的污物撞击下来，同时在固体与液体的交界处 纺织加工中应用日益引人注目四。在液体中传播时， 产生一种剪切力，使污垢脱落B4。本研究重点探讨 超声波与声波一样是一种疏密的振动波，液体时而 超声波频率、清洗温度、清洗时间在棉织物退浆工 受拉时而受压，产生近于真空或含少量气体的空穴。 艺中的应用，在单因素实验的基础上，采用正交试 超声波的空化作用可将纤维毛细管或织物经纬交织 验优化超声波预处理棉织物的工艺条件，同时比较 点中溶解或滞留的空气排除，从而有利于整理液与 不同工艺处理的棉织物的失重率、白度、断裂强力、 纤维的接触，加速纤维对整理液的吸收四。本试验 伸长率和毛效。从而说明在超声波环境下对棉织物 主要利用超声波在液体中传播产生扩散效应、热效 进行前处理，可缩短处理时间，减少前处理试剂的 收稿日期：2015-05-05 基金项目：安徽农业大学学科骨干培养项目(2014XKPY-55)资助。 作者简介：何银地，讲师。E-mail:heyindi@ahau.edu.cn
收稿日期: 2015-05-05 基金项目: 安徽农业大学学科骨干培养项目（2014XKPY-55）资助。 作者简介: 何银地，讲师。E-mail：heyindi@ahau.edu.cn 安徽农业大学学报, 2015, 42(6): 1006-1010 Journal of Anhui Agricultural University [DOI] 10.13610/j.cnki.1672-352x.20151102.020 网络出版时间：2015-11-2 15:45:10 [URL] http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20151102.1545.040.html 超声波对棉织物退浆和漂白处理的影响 何银地，张晓丽，黄 晨 (安徽农业大学轻纺工程与艺术学院，合肥 230036) 摘 要：采用超声波对棉织物进行前处理，单因素实验分析了棉织物失重率的影响因素，设计 L9（33 ）正交实 验，分析超声波处理条件对棉织物性能的影响，确定最佳工艺条件。在最佳退浆工艺下，进一步分析了漂白效果的 影响因素，选出最佳漂白工艺。结果表明，超声波前处理棉织物退浆的最佳工艺：温度 50℃，时间 30 min，频率 50 kHz；棉织物的双氧水漂白最佳工艺：双氧水浓度 20 g·L-1，时间 30 min，温度 60℃。最佳工艺条件下，棉织物 失重率达到 14.28%，白度达到 76.5，毛效 7.4 cm，断裂强力 305 N，伸长率 42.8%。说明超声波作用到棉织物前处 理中，可减少前处理试剂用量，缩短时间，降低生产成本。 关键词：超声波；前处理；棉织物；退浆；漂白 中图分类号：TS116 文献标识码：A 文章编号：1672−352X (2015)06−1006−05 Effect of ultrasonic on desizing and bleaching of cotton HE Yindi, ZHANG Xiaoli, HUANG Chen (School of Light-textile Engineering and Art, Anhui Agricultural University, Hefei 230036) Abstract: The ultrasonic was used to pre-treat cotton fabrics. An L9(33 ) orthogonal experiment was designed after a single factor experimental analysis on factors affecting cotton fabric weight loss rate. The optimal technological conditions were determined based on the impacts of ultrasonic treatment on the properties of cotton fabrics. Under the optimal process, factors affecting bleaching were analyzed to select the best bleaching process. The results were as follows. The optimum process of the ultrasonic desizing: temperature 50℃, 30 min, frequency 50 kHz; the optimum process of cotton fabric bleaching with H2O2: H2O2 concentration of 20 g·L-1, 30 min, 60℃. Under the optimum process, the weightlessness rate, whiteness, wicking height, breaking strength, and elongation rate of cotton fabric was 14.28%, 76.5, 7.4 cm, 305 N, and 42.8%, respectively. The data suggested that ultrasonic pretreatment can reduce the amount of pretreated reagent, shorten the time and decrease production costs. Key words: ultrasonic; pretreatment; cotton fabric; desizing; bleaching 超声波技术作为一种清洁生产技术在染整工业 中的应用已有报道，研究表明超声波技术的应用能 大大提高处理效率，缩短工艺流程，减少能耗和污 水的排放量，同时又保持甚至提高产品质量，它在 纺织加工中应用日益引人注目[1]。在液体中传播时， 超声波与声波一样是一种疏密的振动波，液体时而 受拉时而受压，产生近于真空或含少量气体的空穴。 超声波的空化作用可将纤维毛细管或织物经纬交织 点中溶解或滞留的空气排除，从而有利于整理液与 纤维的接触，加速纤维对整理液的吸收[2]。本试验 主要利用超声波在液体中传播产生扩散效应、热效 应和空化作用，对棉织物进行处理，从而提高从纤 维表面去除杂质和色素的效率。空化作用使液体分 子激烈碰撞产生非常强大的冲击力，将被清洗物体 表面的污物撞击下来，同时在固体与液体的交界处 产生一种剪切力，使污垢脱落[3-4]。本研究重点探讨 超声波频率、清洗温度、清洗时间在棉织物退浆工 艺中的应用，在单因素实验的基础上，采用正交试 验优化超声波预处理棉织物的工艺条件，同时比较 不同工艺处理的棉织物的失重率、白度、断裂强力、 伸长率和毛效。从而说明在超声波环境下对棉织物 进行前处理，可缩短处理时间，减少前处理试剂的
42卷6期 何银地等：超声波对棉织物退浆和漂白处理的影响 1007 用量，节约能源。 退浆70℃的退浆效果，可大大降低退浆温度，节约 1材料与方法 耗能。在温度低于60℃时，经超声波处理的棉织物 失重率随温度的升高而逐渐增大。当温度高于60℃ 1.1材料 时，超声波失重率略有下降。而常规退浆的失重率 纯棉平纹坯布(243×210)，氢氧化钠，磷酸三 随温度的增加而增大，80℃时达到最高值，没有下 钠，亚硫酸钠，双氧水(30%)，硅酸钠，以上均为 降趋势。由于超声波作用于液体中有一个最低的声 分析纯，渗透剂JFC。 压幅值（空化阀），温度高空化阀低，易于空化，退 JA3003N型电子天平、HH-S型电热恒温水浴 浆效果好：在60℃时超声波在水中的空化量达到最 锅、GZX-GFC.101-3-S型电热恒温鼓风干燥箱、 大，所以在超声波作用下退浆温度以60℃为宜)。 KQ-600DE型数控超声波清洗器、SBDY-1型数显白 14 度仪、YG(B)026D-250型电子棉织物强力机等。 13 1.2方法 1.2.1碱退浆配方NaOH,25gLl:磷酸三钠，3 11 gL:亚硫酸钠，2gL,处理1h,用热水(60℃) 10 ◆一 超失重率 一常失重率 洗5min,再用冷水冲洗，烘干备用阿。实验中退浆 率的计算采用称重法，即失重率的计算公式： 10 20 30 40 50 失重率(%)=[（退浆前织物的重量一退浆后 时间/min Time 织物的重量)/退浆前织物的重量]×100 (1) 图2时间对失重率的影响 1.2.2漂白配方H202,10gL（30%):硅酸钠， Figure 2 Effect of time on the weight-loss ratio (60C) 8gL:30%NaOH:pH为10.5~11。取经过退浆、 914.1 煮练的棉布，分别置于配置好的漂白液中加热至 85~95℃，浸渍45min,清洗，晾干。 13.7 1.2.3性能测试按照FZT01071-1999的方法测 ≥13.5 试棉织物的毛细效应：依据GB5453-1985在SBDY-1 型数显白度仪上测试棉织物的白度：依据 K13.1 GB/T3923.1-1997在YGB)026D-250型电子棉织物 40 5060708090 频率Hz Frequency 强力机上测试棉织物的断裂强力和断裂伸长率。 图3超声波频率对失重率的影响 2结果与分析 Figure 3 Ultrasonic frequency on the weight-loss ratio 2.1超声波处理棉织物的单因素实验 表1正交试验因素水平 2.1.1退浆条件对失重率的影响在超声波(30 Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment min、40kHz)及常规退浆条件(30min)下处理棉织 水平 温度AW℃ 时间B/min 频率CkHz 物，不同温度和时间对棉织物失重率的影响见图1 Level Temperature Time Frequency 1 50 20 40 和图2。 2 60 30 50 6 3 70 40 60 ◆一 超失重率 14 一常失重率 由图2可知，60℃时超声波处理20min的棉织 物失重率超过了常规处理50min时失重率，大大减 810 少退浆时间。采用超声波退浆时，棉织物失重率在 8 30min内，失重率随时间的增加而增加，超过30 405060708090 温度/℃Temperature min,失重率反而下降。常规退浆的失重率随时间 的延长而增大，在40min后失重率增加缓慢。在最 图1温度对失重率的影响 佳空化温度下退浆液体中空化量达到最大，形成的 Figure 1 Effect of temperature on the weight-loss ratio 空化泡很短时间内在液体中产生强大的冲击波，在 由图1可知，采用超声波40℃就明显超过常规 其周围产生很大的压力，促使退浆液与棉纤维充分
42 卷 6 期 何银地等: 超声波对棉织物退浆和漂白处理的影响 1007 用量，节约能源。 1 材料与方法 1.1 材料 纯棉平纹坯布（243✕210），氢氧化钠，磷酸三 钠，亚硫酸钠，双氧水（30%），硅酸钠，以上均为 分析纯，渗透剂 JFC。 JA3003N 型电子天平、HH-S 型电热恒温水浴 锅、GZX-GFC.101-3-S 型电热恒温鼓风干燥箱、 KQ-600DE 型数控超声波清洗器、SBDY-1 型数显白 度仪、YG(B)026D-250 型电子棉织物强力机等。 1.2 方法 1.2.1 碱退浆配方 NaOH，25 g·L-1；磷酸三钠，3 g·L-1；亚硫酸钠，2 g·L-1，处理 1 h，用热水（60℃） 洗 5 min，再用冷水冲洗，烘干备用[5]。实验中退浆 率的计算采用称重法，即失重率的计算公式： 失重率（%）=[（退浆前织物的重量－退浆后 织物的重量）/退浆前织物的重量]×100 （1） 1.2.2 漂白配方 H2O2, 10 g·L-1（30%）；硅酸钠， 8 g·L-1 ；30% NaOH；pH 为 10.5~11。取经过退浆、 煮练的棉布，分别置于配置好的漂白液中加热至 85~95℃，浸渍 45 min，清洗，晾干。 1.2.3 性能测试 按照 FZ/T01071-1999 的方法测 试棉织物的毛细效应；依据GB5453-1985在SBDY-1 型数显白度仪上测试棉织物的白度；依据 GB/T3923.1-1997 在 YG(B)026D-250 型电子棉织物 强力机上测试棉织物的断裂强力和断裂伸长率。 2 结果与分析 2.1 超声波处理棉织物的单因素实验 2.1.1 退浆条件对失重率的影响 在超声波(30 min、40 kHz)及常规退浆条件(30 min)下处理棉织 物，不同温度和时间对棉织物失重率的影响见图 1 和图 2。 图 1 温度对失重率的影响 Figure 1 Effect of temperature on the weight-loss ratio 由图 1 可知，采用超声波 40℃就明显超过常规 退浆 70℃的退浆效果，可大大降低退浆温度，节约 耗能。在温度低于 60℃时，经超声波处理的棉织物 失重率随温度的升高而逐渐增大。当温度高于 60℃ 时，超声波失重率略有下降。而常规退浆的失重率 随温度的增加而增大，80℃时达到最高值，没有下 降趋势。由于超声波作用于液体中有一个最低的声 压幅值（空化阀），温度高空化阀低，易于空化，退 浆效果好；在 60℃时超声波在水中的空化量达到最 大，所以在超声波作用下退浆温度以 60℃为宜[5]。 图 2 时间对失重率的影响 Figure 2 Effect of time on the weight-loss ratio（60℃） 图 3 超声波频率对失重率的影响 Figure 3 Ultrasonic frequency on the weight-loss ratio 表 1 正交试验因素水平 Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment 水平 Level 温度 A/℃ Temperature 时间 B/min Time 频率 C/kHz Frequency 1 50 20 40 2 60 30 50 3 70 40 60 由图 2 可知，60℃时超声波处理 20 min 的棉织 物失重率超过了常规处理 50 min 时失重率，大大减 少退浆时间。采用超声波退浆时，棉织物失重率在 30 min 内，失重率随时间的增加而增加，超过 30 min，失重率反而下降。常规退浆的失重率随时间 的延长而增大，在 40 min 后失重率增加缓慢。在最 佳空化温度下退浆液体中空化量达到最大，形成的 空化泡很短时间内在液体中产生强大的冲击波，在 其周围产生很大的压力，促使退浆液与棉纤维充分
1008 安徽农业大学学报 2015年 接触，失重率增加。之后失重率反而降低可能是己 2.2超声波正交试验结果分析 脱落的部分浆料在超声波作用下重新吸附到棉织物 单因素实验基础上，选用超声波处理温度、时 表面，引起了失重率的下降41。 间和功率3个因素设计L33正交试验方案，其因素 2.1.2超声波频率对失重率的影响不同频率超声 水平如表1所示，正交试验结果如表2所示。 波(60℃、30min)作用下棉织物的失重率如图3。超 由表2可以得出，退浆最佳工艺条件是：超声 声波频率50kHz时，失重率达最大。由于超声空化 波处理温度50℃，时间30min,超声波频率50kHz: 作用使粘附在纤维上的污物表面张力降低。在各个 极差分析显示，因素主次顺序为：B>C>A。 表面上和低凹处起着清洁作用，同时空化作用使浆 2.3超声波最佳工艺下的漂白试验结果分析 料和污物得以乳化，协助清除浆料和污物阿。当频 2.3.1漂白时间的影响按超声波退浆最优工艺 率大于50kHz时，失重率反而减小。因为波长越短 (超声波温度50℃，时间30min,频率50kHz)和 的超声波穿过空隙时容易产生集束，不容易分散， 常规退浆工艺（温度80℃，时间50min)对棉织物 使其分散、扩散作用明显下降，即空化、乳化作用 进行退浆处理，然后在60℃下浸渍于含有10gL 不如低频率的超声波。 双氧水(30%)的漂白液中。结果如图4和图5。 表2正交试验结果 Table 2 Results of orthogonal experiment 实验号 温度A/℃ 时间B/min 频率CkHz 失重率% No. Temperature Time Frequency Weight loss rate 50 20 40 12.52 2 50 30 50 14.28 3 50 40 60 13.31 4 60 20 50 12.98 5 60 30 60 13.79 6 60 40 40 13.24 1 70 20 60 12.91 8 70 30 40 13.26 9 70 40 50 12.97 k 13.37 12.80 13.01 k 13.34 13.78 13.41 E 13.05 13.17 13.34 0.32 0.98 0.4 因素主次顺序The sequence of factors B>C>A 优水平Optimal level B2 C2 优组合Optimal combination AB2C2 75 10 400 46 9 ◆超断裂强力 70 8 350 女常断裂强力 7 300 超伸长率 65 H 6 2 ★常伸长率 250 5 60 一超白度 女常白度 4 長 00 40 55 ·超毛效 3 ★常毛效 2 100 36 15 20304050 60 15 2030405060 时间min Time 时间/min Time 图4漂白时间对白度和毛效的影响 图5漂白时间对断裂强力和伸长率的影响 Figure 4 Effect of bleaching time on the whiteness and wicking Figure 5 Effect of bleaching time on breaking strength and height elongation
1008 安 徽 农 业 大 学 学 报 2015 年 接触，失重率增加。之后失重率反而降低可能是已 脱落的部分浆料在超声波作用下重新吸附到棉织物 表面，引起了失重率的下降[4-5]。 2.1.2 超声波频率对失重率的影响 不同频率超声 波(60℃、30 min)作用下棉织物的失重率如图 3。超 声波频率 50 kHz 时，失重率达最大。由于超声空化 作用使粘附在纤维上的污物表面张力降低。在各个 表面上和低凹处起着清洁作用，同时空化作用使浆 料和污物得以乳化，协助清除浆料和污物[6]。当频 率大于 50 kHz 时，失重率反而减小。因为波长越短 的超声波穿过空隙时容易产生集束，不容易分散， 使其分散、扩散作用明显下降，即空化、乳化作用 不如低频率的超声波。 2.2 超声波正交试验结果分析 单因素实验基础上，选用超声波处理温度、时 间和功率 3 个因素设计 L933 正交试验方案，其因素 水平如表 1 所示，正交试验结果如表 2 所示。 由表 2 可以得出，退浆最佳工艺条件是：超声 波处理温度 50℃，时间 30 min，超声波频率 50 kHz； 极差分析显示，因素主次顺序为：B>C>A。 2.3 超声波最佳工艺下的漂白试验结果分析 2.3.1 漂白时间的影响 按超声波退浆最优工艺 （超声波温度 50℃，时间 30 min，频率 50 kHz）和 常规退浆工艺（温度 80℃，时间 50 min）对棉织物 进行退浆处理，然后在 60℃下浸渍于含有 10 g·L-1 双氧水（30%）的漂白液中。结果如图 4 和图 5。 表 2 正交试验结果 Table 2 Results of orthogonal experiment 实验号 No. 温度 A/℃ Temperature 时间 B/min Time 频率 C/kHz Frequency 失重率/% Weight loss rate 1 50 20 40 12.52 2 50 30 50 14.28 3 50 40 60 13.31 4 60 20 50 12.98 5 60 30 60 13.79 6 60 40 40 13.24 7 70 20 60 12.91 8 70 30 40 13.26 9 70 40 50 12.97 k1 13.37 12.80 13.01 k2 13.34 13.78 13.41 k3 13.05 13.17 13.34 r 0.32 0.98 0.4 因素主次顺序 The sequence of factors B>C>A 优水平 Optimal level A1 B2 C2 优组合 Optimal combination A1B2C2 图 4 漂白时间对白度和毛效的影响 Figure 4 Effect of bleaching time on the whiteness and wicking height 图 5 漂白时间对断裂强力和伸长率的影响 Figure 5 Effect of bleaching time on breaking strength and elongation
42卷6期 何银地等：超声波对棉织物退浆和漂白处理的影响 1009 由图4可知，超声波处理和常规方法下的白度 由图6可知，超声波处理和常规方法下的白度 和毛效都随着时间的延长而增加。由图5可看出， 和毛效都随着漂白温度的增加而相应的增加。且超 经超声波处理的棉织物断裂强力随浸渍时间的延长 声波处理的温度为70℃时的棉织物白度就己达到 呈下降趋势，棉织物伸长率有所上升。 常规方法下温度为90℃处理的效果。经超声波处理 这是由于超声波的空化作用增大了纤维吸附漂 的棉织物在低于60℃时，毛效增加比较明显，高于 白液的比表面积，且可有助于破坏发色体系，提高 60℃增加趋势缓慢：且超声波处理温度60℃时的棉 了白度。超声波机械及空化作用于液体，大量的振 织物毛效己达到常规方法下温度为90℃处理的效 动能传入液体内并产生一些热量，提高了分子动能 果，减少了双氧水的用量。由图7看出，经超声波 和碰撞冲量，部分纤维大分子链被击断，纤维内部 处理的棉织物断裂强力较常规方法下的棉织物断裂 超分子结构变得松散，超声波还可使微晶之间发生 强力有所下降，均随漂白温度的升高而降低。经超 略微错位，导致纤维无定形区含量增加或孔隙加大， 声波处理的棉织物伸长率较常规方法下的棉织物伸 致使纤维结晶度和结晶区尺寸下降。当棉织物受 长率有所提高。随着温度升高，双氧水分解出的氧 到拉伸作用时，断裂强力下降，无定形区会对外力 气渗透到纤维内部，会引起棉纤维的过度损伤而断 起一定的缓冲作用，使伸长率增加。随着漂白时间 裂，最后导致棉织物的伸长率下降门。 的延长，双氧水催化分解出的O2增多，渗透到纤维 2.3.3双氧水浓度的影响将经退浆处理的棉织物 内部，高温下引起棉纤维的严重损伤，也导致棉织 在温度为60℃、浸渍时间30min条件下，分别置 物的断裂强力和伸长率下降。 于含有不同浓度双氧水的练液中下进行处理。结果 2.3.2漂白温度的影响经退浆处理的棉织物在双 如图8和图9所示。 氧水浓度为10gL、漂白时间为30min工艺条件 80 1 下，分别置于不同温度下（恒温）进行处理，结果 +超白度 10盏+常白度 如图6和图7所示。 一超毛效 70 80f 8 ◆超白度 710 65 * ★一常白度 9 7 子 一超毛效 60 兴常毛效 70 1 55 65 6 10 20 30 40 50 60 双氧水浓度gL 4蒂 Hydrogen peroxide concentration 图8双氧水浓度对白度和毛效的影响 0 2 50607080 90 Figure 8 Effect of hydrogen peroxide concentration on the 温度/℃Temperature whiteness and wicking height 图6漂白温度对白度和毛效的影响 400 147 ◆超断裂强力 Figure 6 Effect of bleaching temperature on the whiteness and 350 一常断裂强力 wicking height 45 ·超伸长率 60300 ★常伸长率 400 A 47 ◆超断裂强力 350 士常断裂强力 超伸长率 39 300 43 常伸长率 100 250 41 10 2030 40 50 37 39号 双氧水浓度/gL Hydrogen peroxide concentration 150 37 5060 7080 90 图9双氧水浓度对断裂强力和伸长率的影响 温度/℃Temperature Figure 9 Effect of hydrogen peroxide concentration on breaking strength and elongation 图7漂白温度对断裂强力和伸长率的影响 Figure 7 Effect of bleaching temperature on breaking strength 在超声波和常规方法下棉织物的白度和毛效都 and elongation 随双氧水的浓度增加而增加，超声波作用效果明显
42 卷 6 期 何银地等: 超声波对棉织物退浆和漂白处理的影响 1009 由图 4 可知，超声波处理和常规方法下的白度 和毛效都随着时间的延长而增加。由图 5 可看出， 经超声波处理的棉织物断裂强力随浸渍时间的延长 呈下降趋势，棉织物伸长率有所上升。 这是由于超声波的空化作用增大了纤维吸附漂 白液的比表面积，且可有助于破坏发色体系，提高 了白度。超声波机械及空化作用于液体，大量的振 动能传入液体内并产生一些热量，提高了分子动能 和碰撞冲量，部分纤维大分子链被击断，纤维内部 超分子结构变得松散，超声波还可使微晶之间发生 略微错位，导致纤维无定形区含量增加或孔隙加大， 致使纤维结晶度和结晶区尺寸下降[6]。当棉织物受 到拉伸作用时，断裂强力下降，无定形区会对外力 起一定的缓冲作用，使伸长率增加。随着漂白时间 的延长，双氧水催化分解出的 O2 增多，渗透到纤维 内部，高温下引起棉纤维的严重损伤，也导致棉织 物的断裂强力和伸长率下降。 2.3.2 漂白温度的影响 经退浆处理的棉织物在双 氧水浓度为 10 g·L-1、漂白时间为 30 min 工艺条件 下，分别置于不同温度下（恒温）进行处理，结果 如图 6 和图 7 所示。 图 6 漂白温度对白度和毛效的影响 Figure 6 Effect of bleaching temperature on the whiteness and wicking height 图 7 漂白温度对断裂强力和伸长率的影响 Figure 7 Effect of bleaching temperature on breaking strength and elongation 由图 6 可知，超声波处理和常规方法下的白度 和毛效都随着漂白温度的增加而相应的增加。且超 声波处理的温度为 70℃时的棉织物白度就已达到 常规方法下温度为 90℃处理的效果。经超声波处理 的棉织物在低于 60℃时，毛效增加比较明显，高于 60℃增加趋势缓慢；且超声波处理温度 60℃时的棉 织物毛效已达到常规方法下温度为 90℃处理的效 果，减少了双氧水的用量。由图 7 看出，经超声波 处理的棉织物断裂强力较常规方法下的棉织物断裂 强力有所下降，均随漂白温度的升高而降低。经超 声波处理的棉织物伸长率较常规方法下的棉织物伸 长率有所提高。随着温度升高，双氧水分解出的氧 气渗透到纤维内部，会引起棉纤维的过度损伤而断 裂，最后导致棉织物的伸长率下降[7]。 2.3.3 双氧水浓度的影响 将经退浆处理的棉织物 在温度为 60℃、浸渍时间 30 min 条件下，分别置 于含有不同浓度双氧水的练液中下进行处理。结果 如图 8 和图 9 所示。 图 8 双氧水浓度对白度和毛效的影响 Figure 8 Effect of hydrogen peroxide concentration on the whiteness and wicking height 图 9 双氧水浓度对断裂强力和伸长率的影响 Figure 9 Effect of hydrogen peroxide concentration on breaking strength and elongation 在超声波和常规方法下棉织物的白度和毛效都 随双氧水的浓度增加而增加，超声波作用效果明显
1010 安徽农业大学学报 2015年 优于常规方法，经超声波处理可降低漂白时双氧水 的用量8-10。由图9看出，经超声波处理的棉织物 3结论 断裂强力和常规方法下的棉织物断裂强力均随双氧 超声波对棉织物退浆最佳工艺条件为：温度50 水浓度的增加而降低。经超声波处理的棉织物伸长 ℃，时间30min,频率50kHz,失重率达到14.28%。 率较常规处理的棉织物伸长率略有上升。 因素影响的主次顺序为：时间>频率>温度。 2.4超声波处理对棉纤维微观结构分析 超声波退浆处理后，棉织物的双氧水漂白最佳 棉织物不同退浆处理后，在扫面电镜下的形态 工艺为：双氧水浓度20gL,时间30min,温度 结构如图10和图11所示。 60℃。最佳工艺下，棉织物白度达76.5，毛效7.4cm, 断裂强力305N,断裂伸长率42.8%；常规漂白工 艺下，白度达71.3，毛效5.4cm,断裂强力369N, 伸长率39.1%。 扫描电镜结果显示，经超声波处理后棉纤维， 天然扭曲消失，表面粗糙，润湿性增加。 参考文献： []殷佳敏，王菊萍，张峰，等.超声波在棉织物退浆工艺 中的适用性J1.纺织学报.2006.27(7)：31-34 [2]宋建芳，傅忠君，王招军.超声波技术在棉PLA织物退 图10常规退浆 浆中的应用).棉纺织技术，2012,40(9)：18-21. Figure 10 SEM of conventional desizing [3]冯仑仑，王雪燕，等.离子体联合超声波生物酶技术在 织物退浆中的应用).西安工程大学学报，2012,26(4)： 428-430 [4]Khajavi R,Novinrad B,Kiumarsi A.The effect of ultra- sonic on the denim fabric worn out process[J].Pak J Biol Sci,2007,10(4):645-652. [5]Yachmenev V G Blanchard E J,Lambert A H.Use of ul- trasonic energy for intensification of the bio-preparation of greige cotton[J].Ultrasonics,2004,42(1/9):87-91. [6]Vouters M,Rumeau P,Tierce P,et al.Ultrasounds:an in- dustrial solution to optimize costs environmental requests 市品堂品c7 and quality for textile finishing[J].Ultrasonics Sono Chemistry,2004,11(1):33-38. 图11超声波退浆 [7]Abou-Okeil A,El-Shafie A,El Zawahry MM. Figure 11 SEM of ultrasonic desizing Ecofriendly laccase-hydrogen peroxide/ultrasound-as- sisted bleaching of linen fabrics and its influence on dye- 由图10和图11可知，常规退浆下的棉纤维存 ing efficiency[J].Ultrason Sonochem,2010,17(2):383- 390. 在着天然扭曲9：而当超声波作用于棉纤维时，在 [8)王科林，徐娜.超声波在羊毛染整加工中的应用研究 其原始缺陷处（即无定形区的空隙）产生应力和应变 及进展[J几.印染助剂，2010,27(11)：7-9. 能的集中。超声波所传递的能量必然有一部分转化 [)汪澜，姜志新，严峻.超声波处理对棉纤维结构与性能 为裂纹扩展新表面所需的能量，引起纤维的表面出 的影响[).纺织学报，2006,2710八：77-79. [10]燕敬雪，张瑞云.活化方法对废旧涤/棉混纺织物回收 现很多细小凹坑，增加了对化学整理剂的吸附作 利用的影响.纺织学报，2012,33(5)：50-55. 用。因此经超声波处理的棉纤维表面变得粗糙， [11]尤丽霞，张羡，李丹，等.超声波处理对棉织物污渍去 润湿性增强。 除的影响[).纺织学报，2011,32(4)：91-94
1010 安 徽 农 业 大 学 学 报 2015 年 优于常规方法，经超声波处理可降低漂白时双氧水 的用量 [8-10]。由图 9 看出，经超声波处理的棉织物 断裂强力和常规方法下的棉织物断裂强力均随双氧 水浓度的增加而降低。经超声波处理的棉织物伸长 率较常规处理的棉织物伸长率略有上升。 2.4 超声波处理对棉纤维微观结构分析 棉织物不同退浆处理后，在扫面电镜下的形态 结构如图 10 和图 11 所示。 图 10 常规退浆 Figure 10 SEM of conventional desizing 图 11 超声波退浆 Figure 11 SEM of ultrasonic desizing 由图 10 和图 11 可知，常规退浆下的棉纤维存 在着天然扭曲[9]；而当超声波作用于棉纤维时，在 其原始缺陷处(即无定形区的空隙)产生应力和应变 能的集中。超声波所传递的能量必然有一部分转化 为裂纹扩展新表面所需的能量，引起纤维的表面出 现很多细小凹坑，增加了对化学整理剂的吸附作 用[11]。因此经超声波处理的棉纤维表面变得粗糙， 润湿性增强。 3 结论 超声波对棉织物退浆最佳工艺条件为：温度 50 ℃，时间 30 min，频率 50 kHz，失重率达到 14.28%。 因素影响的主次顺序为：时间>频率>温度。 超声波退浆处理后，棉织物的双氧水漂白最佳 工艺为：双氧水浓度 20 g·L-1，时间 30 min，温度 60℃。最佳工艺下，棉织物白度达 76.5，毛效 7.4 cm， 断裂强力 305 N，断裂伸长率 42.8%；常规漂白工 艺下，白度达 71.3，毛效 5.4 cm，断裂强力 369 N， 伸长率 39.1%。 扫描电镜结果显示，经超声波处理后棉纤维， 天然扭曲消失，表面粗糙，润湿性增加。 参考文献： [1] 殷佳敏, 王菊萍, 张峰, 等. 超声波在棉织物退浆工艺 中的适用性[J]. 纺织学报, 2006, 27(7): 31-34. [2] 宋建芳, 傅忠君, 王招军. 超声波技术在棉 PLA 织物退 浆中的应用[J]. 棉纺织技术, 2012, 40(9): 18-21. [3] 冯仑仑, 王雪燕, 等. 离子体联合超声波生物酶技术在 织物退浆中的应用[J]. 西安工程大学学报, 2012, 26(4): 428-430. [4] Khajavi R, Novinrad B, Kiumarsi A.The effect of ultrasonic on the denim fabric worn out process[J]. Pak J Biol Sci, 2007,10(4): 645-652. [5] Yachmenev V G, Blanchard E J, Lambert A H.Use of ultrasonic energy for intensification of the bio-preparation of greige cotton[J]. Ultrasonics, 2004, 42(1/9): 87-91. [6] Vouters M, Rumeau P, Tierce P, et al. Ultrasounds: an industrial solution to optimize costs environmental requests and quality for textile finishing[J]. Ultrasonics Sono Chemistry, 2004, 11(1): 33-38. [7] Abou-Okeil A, El-Shafie A, El Zawahry M M. Ecofriendly laccase-hydrogen peroxide/ultrasound- assisted bleaching of linen fabrics and its influence on dyeing efficiency[J]. Ultrason Sonochem, 2010, 17(2): 383- 390. [8] 王科林, 徐娜. 超声波在羊毛染整加工中的应用研究 及进展[J]. 印染助剂, 2010, 27(11): 7-9. [9] 汪澜, 姜志新, 严峻. 超声波处理对棉纤维结构与性能 的影响[J]. 纺织学报, 2006, 27(10): 77-79. [10] 燕敬雪, 张瑞云. 活化方法对废旧涤/棉混纺织物回收 利用的影响[J]. 纺织学报, 2012, 33(5): 50-55. [11] 尤丽霞, 张羡, 李丹, 等. 超声波处理对棉织物污渍去 除的影响[J]. 纺织学报, 2011, 32(4): 91-94
