微纳米气泡技术对棉织物活性印花水洗效果的影响

梁颜玲，王开苗

（1.山东轻工职业学院，山东淄博 255300；2.淄博市生物基纺织新材料重点实验室，山东淄博 255300）

当前，全球疫情尚未根本缓解，各相关产业恢复基础尚不牢固。行业综合成本增加、环保任务艰巨、市场竞争加剧等困难和问题导致印染行业保持平稳运行面临诸多考验［1］。印花是纺织品印染加工中非常重要的一环。染料印花后，为了去除印花过程中的糊料、助剂及未上染的染料等，均需要对织物进行水洗后处理，以提高印花织物的色牢度等［2］。在实际生产中，印花后水洗存在助剂用量大、耗水多、耗时长，且废水处理难度大等问题［3］。研究耗水量、污染物排放量少的水洗工艺具有重要意义。

近些年来，微纳米气泡技术发展较快。因为微纳米气泡在水中具有比表面积大、存在时间长、炸裂释放高能、运行成本低等特点，在水产养殖、农林灌溉、废水处理等领域有不同的应用［4-5］。有研究发现微纳米气泡在棉织物碱退浆工艺中有较好的应用效果［6］。本实验着重对微纳米气泡技术在棉织物印花水洗中的应用效果进行研究，分析对印花沾色（搭色）、色牢度等印花水洗效果的影响。

1 实验

1.1 材料与仪器

材料：CM40s/1 全棉针织印花布（常规活性染料印花，未水洗），OG-126 防沾污皂洗剂（青岛欧歌助剂有限公司），软化水，微纳米气泡软化水。

仪器：微纳米气泡发生装置（产量1 m3/h，天泓环境科技责任有限公司），Color i7 电脑测色仪［德塔颜色科技（苏州）有限公司］，紫外-可见分光光度计，耐洗色牢度测试仪，多功能摩擦牢度仪，标准光源箱，标准灰卡，JY2004 电子分析天平，GHG-9053A 型电热恒温鼓风干燥箱，40 L 多用控温热水桶等。

1.2 织物预处理

准备20 cm×20 cm 的全棉活性染料印花织物多块，去除毛边纱线，边线缝合，防止纱线在处理过程中脱落，影响实验结果。

1.3 棉织物活性染料印花防沾污水洗工艺

分别采用微纳米气泡软化水和普通软化水进行印花后防沾污水洗，做对比实验。

工艺配方：防沾污皂洗剂0～2 g/L，浴比1∶100。

工艺条件：首先在温度25～95 ℃、时间5～20 min工艺条件下进行1 次印花水洗处理，然后用常温（20 ℃）清水冲洗2 次，脱水烘干，测定分析不同防沾污皂洗剂用量、不同温度、不同时间条件下微纳米气泡对印花水洗效果的影响，找出优化工艺。

微纳米气泡防沾污水洗液的配制：在40 L 多用控温水桶中加入需要的用水量→开启微纳米气泡发生器（接入空气压缩机）→以自循环方式生成微纳米气泡水（调节流量转子，压力表读数0.4 MPa，观察水质为乳白色）。

工艺流程：配制防沾污印花水洗液→升温至规定温度→投入印花布样→微纳米气泡水防沾污水洗至规定时间（或普通水防沾污水洗至规定时间）→清水洗2次→脱水烘干。

1.4 测试

失重率：表征印花水洗前后印花浆料等的去除情况，按照下列公式进行计算：

耐皂洗色牢度：参照GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》进行测定。

耐摩擦色牢度：参照GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》进行测定。

2 结果与讨论

2.1 微纳米气泡对棉织物活性染料印花水洗的影响

由表1 可以看出，防沾污皂洗等水洗处理可以提高印花织物的色牢度、手感等。微纳米气泡辅助纯棉织物活性染料印花水洗后，整体水洗效果好于常规水洗。原因可能是印花蒸化后，布面上有未反应的染料、糊料、助剂等固体物质，导致织物手感偏硬、色牢度偏差。防沾污皂洗处理可以洗去大部分未固着的染料、糊料及助剂等，织物的手感、色牢度等有一定程度的提高。微纳米气泡近距离接触印花织物表面时，部分微纳米气泡在织物界面发生破裂产生局部高能，提高了糊料、染料等分子脱离纤维表面的动能，小粒径的微纳米气泡因为具有极大的比表面积，对染料分子能产生较高的吸附力，微纳米气泡自发产生的羟基自由基（·OH）［5］可以对部分未反应的染料、糊料等进行降解，有利于染料、糊料等的洗除，从而提高印花织物的色牢度等。

表1 常规水洗与微纳米气泡辅助水洗效果

2.2 温度和防沾污皂洗剂用量的影响

由表2 可以看出，随着温度的升高，布面K/S值越来越小，颜色越来越浅，色牢度有一定程度的提高。在同一温度下，皂洗剂用量越高，色牢度相对越好。原因可能是水洗温度较低，皂洗剂用量较少，达不到染料脱离织物去除的条件，染料去除不彻底，色牢度等较低；水洗温度过高，加上微纳米气泡破裂过程中产生的高能作用，未反应的染料从织物上去除的速率过快，导致染料在局部瞬间浓度增大，织物会再次吸附未反应的染料，产生白地沾色较重的现象；在55、95 ℃条件下，随着皂洗剂用量的增大，布面K/S值反而略有增大，但是差值较小，原因可能是织物在印花过程中局部得色量略有不同。综合分析白地沾色情况、色牢度等水洗效果，选择温度75 ℃，防沾污皂洗剂用量2 g/L，此时的水洗效果较好。

表2 不同防沾污皂洗剂用量下微纳米气泡辅助水洗效果

2.3 温度和时间的影响

由表3 可知，微纳米气泡辅助水洗时，处理5 min就可以达到较好的水洗效果；随着处理时间的持续延长，微纳米气泡对染料的降解及布面的消色作用使布面得色明显变浅，不利于印花质量的提高。

表3 不同时间和温度下微纳米气泡辅助水洗效果

3 结论

（1）相较于常规印花水洗工艺，微纳米气泡作用于棉织物活性染料印花水洗效果较好，协助水洗时有助于去除浮色，提升色牢度。

（2）微纳米气泡协助印花水洗工艺可以缩短水洗时间、降低水洗温度，同时其长时间存在于废水中，可以进一步协助处理废水，有效节约能源、提高工作效率、减少环境污染。

（3）微纳米气泡协助棉织物活性染料印花水洗的优化工艺条件为：防沾污皂洗剂2 g/L，温度75 ℃，时间5 min。