褚维发，朱守诚，丁文俊，刘国庆，徐庆林，廖雅丽，倪鑫宇

（合肥市东方美捷分子材料技术有限公司，安徽合肥 230088）

以纤维素纤维为原料采用水刺法生产的非织造布，是用棉、木棉、麻、黏胶等纤维通过开棉、松棉，利用尖端梳理机、铺网机及牵伸机将全棉整理成网后，经过水刺机利用加压后形成的大密度针状水柱促成纤维素纤维缠结成布。非织造布从原纤维到成布仅用5 min，比传统织造布节省了纺纱、织布等环节，缩短了工时，大量节约了能耗，减少了人工和设备的使用，低碳环保，节能减排，降低30%左右的成本，成布技术居世界先进水平。纤维素纤维的非织造布工艺符合国家十二五规划提出的“低碳环保、节能减排、推广绿色消费模式的绿色发展”、中共十八大报告提出的“生态文明建设”以及《建设纺织强国纲要（2011—2020）》提出的“低碳、绿色和循环经济的可持续发展模式”等要求［1］。

以棉纤维为原料的非织造布用途广泛，主要应用于医疗卫生用品、家庭卫生用品、个人护理用品、合成革基布、涂层基布、家用装饰及服装辅料等。我国是纤维素纤维消费大国，但木桨和人造纤维受到环保制约和国家产业政策的限制，随着无纺布原材料的变化和技术的进步，以棉纤维为原料的非织造布应运而生，以年增长60%的速度发展，而且国内医疗卫生领域的非织造布需求量在不断上升［2］。近年来，中国非织造布不断加快产品研发，发力技术创新，取得了飞速发展，技术达到国际先进水平，有些甚至达到了国际领先水平，原料更注重功能性、环保性，但在全棉无纺布领域涉及脱脂漂白工艺方面相对落后。脱脂漂白传统工艺需要应用精练剂、渗透剂、双氧水氧漂稳定剂、螯合分散剂、双氧水、烧碱、中和剂等，存在材料品种多、用量多、组合不科学等问题，同时生产能耗高、耗水量大、污水量多、生产效率低、产品泛黄、白度不均匀、布面变脆［3］。

随着经济的全球化，互联网以及智能制造技术的蓬勃发展，国内外印染新工艺、新技术取得了前所未有的进步［4］。东方美捷分子材料技术有限公司利用创新优势，结合国内外先进的材料与技术，将印染行业的新工艺、新技术广泛应用于全棉水刺无纺布行业中。本研究介绍了一浴法生产工艺，将全棉水刺无纺布的脱脂漂白原料简化为KA 生态前处理剂、烧碱及双氧水。其中，KA 生态前处理剂由生态环保的生物酶及多功能材料复合而成，易生物降解，具有精练、渗透、稳定、螯合、分散、去油、除蜡、净洗等功能。该产品已通过国际生态认证机构的检测认证，获得ECO-PASSPORT by OEKO-TEX®的授权，发明专利申请号为201910087453.5。

1 实验

1.1 材料与仪器

5 g/m2双面平纹全棉水刺无纺布坯布，氢氧化钠，双氧水（27.5%），KA 生态前处理剂（合肥市东方美捷分子材料技术有限公司）；WTD20002 电子天平（杭州万特衡器有限公司），BLD0012 高温高压染色小样机（南通宝来纺织设备有限公司），JC101 型电热鼓风干燥箱（南通嘉程仪器有限公司），XT-48B 白度仪（杭州研特仪器有限公司），YG（B）871 型毛细管效应测定仪（温州市大荣纺织仪器有限公司），SANS 多功能强力测试仪［美特斯（中国）有限公司］。

1.2 脱脂漂白工艺

传统工艺：预洗（精练剂0.3 g/L，60 ℃，30 min）→煮漂（烧碱6.0 g/L，精练剂2.5 g/L，双氧水3.5 g/L，双氧水稳定剂3.0 g/L，螯合分散剂1.0 g/L，115 ℃，90 min）→复漂（烧碱1.5 g/L，精练剂1.0 g/L，双氧水7.5 g/L，双氧水稳定剂2.0 g/L，螯合分散剂0.5 g/L，110 ℃，90 min）→水洗中和（热水洗两道，常温水洗两道，最后一道水洗中和，柠檬酸0.4 g/L，浴比1∶10），工艺曲线如下：

生态节能工艺：预洗（KA 生态前处理剂0.1 g/L，50 ℃，20 min）→煮漂（KA 生态前处理剂2.5 g/L，烧碱3.0 g/L，双氧水10.0 g/L，100 ℃，90 min）→水洗中和（热水洗一道，常温水洗两道，最后一道水洗中和，柠檬酸0.3 g/L，浴比1∶10），工艺曲线如下：

1.3 测试

白度：按照GB/T 8424.2—2001《纺织品 色牢度试验相对白度的仪器评定方法》使用白度仪测试。将脱脂漂白后的全棉水刺无纺布折叠16 层，在不同位置检测4个点，取平均值。

吸湿性能：按FZ/T 01071—1999《纺织品毛细效应试验方法》测试并稍作调整。将脱脂漂白后的全棉水刺无纺布剪成20.0 cm×2.5 cm 的布条悬垂在支架上，下端浸入0.5%的重铬酸钾水溶液中，在常温下测定3 min内液体沿布条上升的高度，测4次，取平均值。

断裂强力和断裂伸长率：将脱脂漂白后的无纺布剪成30 cm×5 cm 的布条，参照GB/T 3923.1—2013《纺织品织物拉伸性能第1 部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》测试，测5条，取平均值。

练减率=失重率=（1-脱脂漂白后成品质量/原无纺布质量）×100%［5-8］。

2 结果与讨论

2.1 生态节能脱脂漂白工艺的影响因素

2.1.1 KA 生态前处理剂用量

由表1 可知，随着KA 生态前处理剂用量的增加，无纺布的白度和吸湿性逐渐上升然后趋于稳定，断裂强力变化不大，练减率呈递增趋势，说明KA 生态前处理剂能够有效去除无纺布上的脂类及其他杂质，用量越大去除得越充分，但练减率明显增加不仅直接影响产出率，还会给后续的污水处理带来很大负担，增加污水处理成本。综合考虑各项指标，KA 生态前处理剂用量选择2.5 g/L。

表1 KA 生态前处理剂用量对脱脂漂白效果的影响

2.1.2 烧碱用量

由表2 可知，随着烧碱用量的增加，无纺布的白度和吸湿性逐渐提高，断裂强力下降，练减率呈递增趋势，说明烧碱用量增大，无纺布上的棉籽壳、蜡质等杂质去除得更加充分，但烧碱用量超过3 g/L 后，双氧水分解速率提高，导致纤维受损，断裂强力下降。综合考虑各项指标，烧碱用量选择3 g/L。

表2 烧碱用量对脱脂漂白效果的影响

2.1.3 双氧水用量

由表3 可知，随着双氧水用量的增加，无纺布的白度和吸湿性逐渐提高，断裂强力下降，练减率呈递增趋势，因为双氧水用量增大，氧化能力增强，无纺布上的棉籽壳等杂质去除得更加充分，在双氧水用量超过10 g/L 后，强氧化性导致纤维受损，断裂强力下降。综合考虑各项指标，双氧水用量选择10 g/L。

表3 双氧水用量对脱脂漂白效果的影响

2.1.4 处理时间

由表4 可知，随着处理时间的延长，无纺布的白度和吸湿性逐渐提高，断裂强力下降，练减率呈递增趋势，因为处理时间越长，双氧水的有效分解越充分，无纺布上的色素等杂质去除得越充分，但处理时间超过90 min 后，无纺布布面手感偏硬、偏涩，断裂强力有一定程度的下降。综合考虑各项指标，处理时间选择90 min左右。

表4 处理时间对脱脂漂白效果的影响

2.1.5 处理温度

由表5 可知，随着处理温度的升高，无纺布的白度和吸湿性逐渐提高，断裂强力下降，练减率呈递增趋势，因为处理温度越高，双氧水分解越快、越充分，无纺布上的色素等杂质去除得更加充分，但温度超过100 ℃后，无纺布布面手感偏硬、偏涩，断裂强力随之下降。综合考虑各项指标以及节能减排、降低成本的要求，处理温度选择100 ℃。

表5 处理温度对脱脂漂白效果的影响

2.2 生态节能与传统脱脂漂白工艺的比较

2.2.1 材料用量

由表6 可知，传统脱脂漂白工艺共使用6 种材料（99%片状烧碱、双氧水、精练剂、螯合分散剂、氧漂稳定剂、柠檬酸）；而生态节能新工艺仅使用4 种材料（99%片状烧碱、双氧水、KA 生态前处理剂、柠檬酸），脱脂漂白材料用量大幅减少，劳动强度明显降低。因为KA 生态前处理剂将精练剂、渗透剂、螯合分散剂、氧漂稳定剂等材料的功能集约化，多种功效合而为一，既减少投料品种及投料量，又可以获得良好的脱脂漂白效果。这是一浴法生态节能新工艺的一个显著亮点，使用KA 生态前处理剂处理的纺织品不会对人体造成危害，对环境造成影响，能够充分满足医疗、卫生、护理等领域的需求。

表6 生态节能工艺与传统工艺材料用量对比

2.2.2 工艺流程

以某厂实际生产35 g/m2双面平纹全棉水刺无纺布1 800 kg/缸为例，传统工艺采用两步法，总耗时达6～7 h；而生态节能工艺采用一步法，总耗时仅2～3 h，节约用水30%以上，节约用电和蒸汽30%以上，生产效率提高了40%左右，符合国家十二五规划的要求，顺应国家提倡的生产领域节能降耗的创新形势。

2.2.3 应用效果

由表7 可知，生态节能工艺加工的全棉水刺无纺布各项指标均高于传统工艺。

表7 生态节能工艺与传统工艺应用效果对比

2.2.4 用水量

由表8 可知，生态节能工艺每缸耗水量与传统工艺相比下降了33%，降低了污水处理成本，符合国家提倡的节能减排要求，具有显著的社会效益、经济效益和环境效益。

表8 生态节能工艺与传统工艺用水量对比

3 结论

（1）全棉水刺无纺布生态节能脱脂漂白优化工艺为：烧碱3 g/L，27.5%的双氧水10 g/L，KA 生态前处理剂2.5 g/L，100 ℃处理90 min，处理后的全棉水刺无纺布白度、吸湿性相对最佳，练减率相对最低，各项物理指标均能达到产品质量要求。

（2）采用KA 生态前处理剂对全棉水刺无纺布进行脱脂漂白提高了生产效率，降低了劳动强度，减少了用水量，降低了污水处理成本，同时提高了脱脂漂白的质量。