1Chapter4Mercerizing§4-1Introduction§4-2Principleofmercerization§4-3Mercerizationrangeandprocess§4-4Analysisofprocessingconditionsofmercerization1Chapter4Mercerizing§4-1Intr2?Mercerization（絲光）Cottonfabricaretreatedwithconcentratedsodiumhydroxideundertension.?Alkalishrinkage（堿縮）Cottonfabricaretreatedwithconcentratedsodiumhydroxidewithouttension(withslackmercerization).§4-1Introduction絲光始于1844年，直至1900年絲光工藝才正式用于印染工業(yè)。最早發(fā)明此工藝的是Mercer,稱為Mercerizing。麥塞處理可分為二種即：Definitionofmercerizationandalkalishrinkage2Cottonfabricaretreatedwit3Processarrangementofmercerization?Cottonmaterialsmaybemercerizedingraystatewithoutanypretreatment,aswellasafterpreliminarydesizing,afterscouring,aftersouringandbleaching,

orafterdying.?Inthecaseofpieceofgoods,mercerizationcaninvolvewetordryfabrics.絲光是在張力條件下，用濃燒堿溶液處理纖維素纖維紡織品的加工工藝，分為：織物絲光和紗線絲光。3Processarrangementofmercer6Themercerizationprocessiscarriedoutforthefollowingpurposes:?improvinglusterandobtainingasilkylook;?improvingthetensilestrength;?obtainingimproveddimensionalstability;?improvingcoloryield(resultinginsavingsinthecostofdyestuff);?improvingelasticityandobtainingstretchmaterial(withslackmercerization).6Themercerizationprocessis絲光劑：燒堿：是目前印染廠絲光用的主要用劑，其膨化性能好，價廉，使用方便，絲光效果也較理想，因此得到了廣泛的應用。燒堿濃度一般控制在260－280克／升；液氨：在常壓和－330C的條件下，棉織物用液氨進行處理，可獲得獨特的效果，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：優(yōu)點：

1、織物手感柔軟、耐磨性能好；

2、織物彈性增加，尺寸穩(wěn)定性好；

3、對環(huán)境污染?。?0%液氨可回收）；缺點：

1、需要特殊的設備（回收系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)）；

2、一次性投資大，且生產(chǎn)成本也高；絲光劑：燒堿：是目前印染廠絲光用的主要用劑，其膨化性能9MethodsofMercerizing?Coldmercerization(15to20℃)?Hotmercerization(60to70℃)絲光工藝按照浸堿時的溫度劃分：9MethodsofMercerizing?Cold10Evaluationofthedegreeofmercerization?光澤luster是衡量絲光織物外觀效應的主要指標之一目前多用目測評定（定性）?吸附性能adsorbancy：其吸附性能可用絲光鋇值來判斷鋇值法（valueofbarium）：檢驗絲光效果的常用方法，鋇值越大，絲光效果越好。?尺寸穩(wěn)定性（如：比較絲光前、后織物的縮水率等）10Evaluationofthedegreeof

絲光后吸附Ba(OH)2的量絲光前吸附Ba(OH)2的量鋇值＝×100鋇值＞150表示充分絲光，一般為135～150 絲光后吸附Ba(OH)2的量鋇值＝×100鋇值＞150表示13§4-2Principleofmercerization?Treatmentofcellulosewithcausticsodaformssodacellulose.Cell-OH+NaOHCell-O-Na++H2OCell-OH+NaOHCell-O-Na++H2O

纖維素I（天然纖維素）濃NaOH

纖維素（堿纖維素）H2O

纖維素·H2O（水合纖維素）

纖維素II（絲光纖維素）－H2O13§4-2Principleofmercerizat1-5纖維在堿液中繼續(xù)溶脹；6溶脹后再轉入水中發(fā)生收縮；7完全干燥后。圖4-5棉纖維在絲光過程中截面的變化4.2.1Influenceofcausticsodaoncotton1-5纖維在堿液中繼續(xù)溶脹；圖4-5棉纖維在絲光過程中17濃燒堿溶液對棉織物的處理是不可逆過程。高濃度燒堿處理后，棉纖維發(fā)生劇烈溶脹，使纖維素大分子的分子取向、結晶度、結晶尺寸和形態(tài)發(fā)生重大改變，從而增強纖維的吸附能力、拉伸強度、光澤和尺寸穩(wěn)定性，同時改善織物的手感和懸垂性。17濃燒堿溶液對棉織物的處理是不可逆過程。高濃度燒堿處理后，19?光澤棉纖維的截面由扁平的腰子形或耳形轉變?yōu)閳A形，胞腔也幾乎縮為一點；縱向天然扭曲消失；在一定的張力作用下，纖維得到拉伸，表面皺紋消失，變成十分光潔的圓柱體，對光線產(chǎn)生規(guī)則的反射?？椢飪?nèi)纖維形態(tài)的變化是產(chǎn)生光澤的主要原因，張力是增進光澤的主要因素。19?光澤棉纖維的截面由扁平的腰子形或耳形轉變?yōu)閳A形，在20Mercerizationtreatmentinducesanincreaseinlusterofcottonfiberscausedonlybythemodificationoftheircross-section,whichbecomescircularundertheeffectofswelling,butalsobytheuntwisting（解扭）

ofthefibers.Thehighlusterofmercerizedcottonresultsfrom

increasedspecularreflectanceoflightfromthesmoothfibersurfaces.20Mercerizationtreatmentindu21?結晶度濃燒堿可以滲透到纖維的結晶區(qū)，并將部分晶區(qū)轉變?yōu)闊o定形區(qū)；纖維的無定形區(qū)的含量增大，纖維的吸附性能和化學活潑性提高。ImprovementoftheDyeingPropertiesMercerizationincreasesthedyeabsorption,therateofdyeing,andalsothevisualcoloryield.Reason:Mercerizationinduceadecreaseinthevolumeofcrystallineregionoranincreaseoftheaccessiblearea.21?結晶度濃燒堿可以滲透到纖維的結晶區(qū)，并將部分晶區(qū)轉22?尺寸穩(wěn)定性DimensionalStability棉纖維在濃堿液中發(fā)生不可逆的溶脹，使纖維素大分子間的作用力遭到破壞，氫鍵斷裂，織物中貯存的內(nèi)應力得到釋放。通過拉伸（外力作用），纖維中無定形區(qū)分子伸展得較為平直，排列趨向于整齊，在新的位置上建立起新的分子間作用力，纖維的取向度獲得提高。最后在張力條件下去堿，已取向排列的纖維間的作用力被固定下來（更自然、更穩(wěn)定的狀態(tài)），這時的纖維處于較低的能量狀態(tài)，因此尺寸穩(wěn)定。22?尺寸穩(wěn)定性DimensionalStabili23?纖維強度濃堿液處理可以消除纖維中的弱的結合點，使纖維受力均勻，減少由于應力集中而造成的纖維斷裂，從而提高纖維的強度。23?纖維強度濃堿液處理可以消除纖維中的弱的結合點，使纖244.2.2Explainofprincipleofmercerization4.2.2.1水合理論

鈉離子是水化程度很強的離子，在鈉離子周圍的 水分子，和它形成很厚的水化層。當它和纖維素 大分子結合時，大量的水分子被帶入纖維內(nèi)部 （無定形區(qū)和晶區(qū)）。因此，纖維分子鏈間的空 隙增大，纖維發(fā)生膨化，形成不可逆的溶脹。Cell-OH+NaOHCell-ONa+H2O244.2.2Explainofprincipleo25水合理論可以很好地解釋當堿液濃度過高或堿液中帶有食鹽一類的電解質(zhì)時，會導致纖維膨化程度降低的現(xiàn)象。隨著堿液濃度的提高，與纖維素結合的堿量增多，纖維的溶脹相應增大；當堿液濃度達到一定程度后，若繼續(xù)提高堿液濃度，對每一個鈉離子來說，能結合到的水分子數(shù)量有減少的傾向，使鈉離子的水化層變薄，纖維溶脹反而減小。在體系中加入食鹽，將與燒堿中的鈉離子爭奪水分子，使水化層變薄，導致纖維膨化程度下降。25水合理論可以很好地解釋當堿液濃度過高或堿液中帶隨著堿液濃4.2.2.2Donnan膜平衡原理（滲透壓理論）

半透膜C1C2把濃度不同的溶膠（C2＞C1）用可移動的半透膜（面積為A）分開

溶劑溶劑分子將通過半透膜（semipermeablemembrane）從低濃度C1進入高濃度C2的一方。此時使溶劑分子從左向右移動的驅(qū)動力起源于滲透壓力之差。如上述系統(tǒng)開始時不用半透膜，則溶質(zhì)分子必將從右向左擴散（因為C2＞C1），直至濃度均勻為止。

264.2.2.2Donnan膜平衡原理（滲透壓理論） 半透膜27把纖維內(nèi)部看作膜內(nèi)體系，外部的堿液視為膜外體系?當纖維用含有食鹽的燒堿溶液處理時，便有Cell-O-、

Na+、OH-、Cl-離子存在，其中Cell-O-只能在膜內(nèi)，不能擴散到膜外；而其它離子可在膜內(nèi)外移動，并按一定條件在膜內(nèi)外建立平衡。設：作用前：[NaOH]=C2，[NaCl]=C3平衡后膜內(nèi)：[Cell-O-]=C1，[Na+]=x，[OH-]=y平衡過程中膜內(nèi)、外體積相等且不變基本觀點：棉織物在NaOH溶液中的溶脹是滲透壓作用的結果27把纖維內(nèi)部看作膜內(nèi)體系，外部的堿液視為膜外體系?當纖膜內(nèi)(Inner)膜外(Outer)

[Na+]O[OH-]O

[Cl-]O

C3+C2-x C2-C1-yC3-x+y+C1[Cell-O-]I[Na+]I[OH-]I[Cl-]I

C1

x yx-y-C1（電性中和）

[Na+]I=[Cell-O-]I+[OH-]I+[Cl-]I

[Cl-]I=[Na+]I-[Cell-O-]I-[OH-]I

[Na+]O=[OH-]O+[Cl-]O

[Cl-]O=[Na+]O-[OH-]O

28膜內(nèi)(Inner)膜外(Outer) [Na+]O C3+29平衡后可移動的任何一價陽離子的膜內(nèi)、外濃度比值應相等，且反比于陰離子濃度，即：[Na+]O[Na+]I

[OH-]I[OH-]O[Cl-]I

[Cl-]O

yC2-C1-y1

C3+C2-x x由（1）：[Na+]O[Na+]I===λ分配系數(shù)（1）=

x-y-C1=C3-x+y+C=λ（2）

[OH-]I+[Cl-]I=[OH-]O+[Cl-]O=λ（3）29平衡后可移動的任何一價陽離子的膜內(nèi)、外濃度比[Na+]OC3+C2-x x

x-C1C3+C2-x令：x’=C3+C2-x則有：x’2

=x(x-C1)（5）必然：2x-C1>2x’（6）

2x-C1：膜內(nèi)可移動離子總濃度

2x’：膜外離子總濃度由于可移動離子在膜內(nèi)、外的濃度不同，產(chǎn)生滲透壓。=（4）C3+C2-x x-C1令：x’=C3+31滲透壓的大小為：P=RT(2x-C1-2x’)由（5）式可得：x2–C1x-x’2=0

（7）（8）C1+

C12

+4x’22（9）代入（7）：P=RT(-2x’+C12

+4x’2

)X=（9）31滲透壓的大小為：P=RT(2x-C1-232平衡后，可移動的離子在膜內(nèi)的總濃度大于在膜外的總濃度，導致水向纖維內(nèi)部滲透，使纖維發(fā)生溶脹。?離子濃度差越大，產(chǎn)生的滲透壓越大；?鹽存在時，不利于溶脹；?過度提高堿液濃度，使纖維溶脹減小。32平衡后，可移動的離子在膜內(nèi)的總濃度大于在膜外的?過度33§4-3Mercerizationrangeandprocess?Chainmercerizingrange（布鋏絲光機）?Chainlessmercerizingrange（直輥絲光機）（彎輥絲光機）33§4-3Mercerizationrangeand4.3.1Chainmercerizingrange（布鋏絲光機

）布鋏絲光機多用于冷絲光工藝?浸軋堿液（260～280g/L，20℃）?繃布（施加張力）?

伸幅和淋洗（張力下洗堿至燒堿含量＜70g/kg干織物）?去堿蒸箱去堿（洗堿至燒堿含量＜5g/kg干織物）?中和水洗（50℃水洗，20℃加HAc中和水洗）?洗滌（20℃水洗）?

軋水烘干布鋏絲光機絲光工藝：4.3.1Chainmercerizingrange（第四章-絲光講解課件2、主要組成部分及其作用前軋堿槽→繃布輥→后軋堿槽→布鋏伸幅裝置→沖洗吸堿裝置→去堿蒸箱→平洗機→平幅出布裝置1）軋堿和繃布織物進入絲光機后，首先經(jīng)第一軋堿槽軋堿，為了延長棉織物帶堿時間以及防止棉織物發(fā)生收縮，出前軋堿槽后便經(jīng)繃布輥繃布，再進入后軋堿槽中軋堿?？椢飶倪M入前軋堿槽到出后軋堿槽，歷時約30－40秒；絲光機的兩個軋堿槽是相互連通的，以便堿液的流動。絲光時堿的濃度如下所示：2、主要組成部分及其作用前軋堿槽→繃布輥→后軋堿槽→布鋏第四章-絲光講解課件第四章-絲光講解課件38織物出后軋堿槽后，織物帶堿量很高，織物的收縮傾向很大，此時必須借助布鋏伸幅裝置將織物拉伸至規(guī)定的寬度，并在這樣的條件下將織物上的燒堿含量淋洗至規(guī)定值（＜70g/kg干織物）后再放松，才能控制織物的收縮，保證織物和燒堿有充分的作用時間，使織物具有穩(wěn)定的門幅，提高產(chǎn)品的絲光效果。2）伸幅和淋洗38織物出后軋堿槽后，織物帶堿量很高，織物的收的燒堿含量淋洗39布鋏伸幅裝置的優(yōu)點：較好地控制張力和伸幅程度缺點：織物的兩邊和中間所受的伸幅拉力不同，不宜加工寬幅織物39布鋏伸幅裝置的優(yōu)點：較好地控制張力和伸幅程度40淋洗當織物在布鋏鏈上運行到布鋏鏈總長度的1/3處時，織物與濃堿的作用時間已經(jīng)比較充分（從前軋堿槽開始帶堿時間為50～60s），可以開始淋洗去堿。上方：稀熱堿液（70～80℃）沖淋下方：平板真空吸水器沖、吸配合，強化織物中的液體交換，有利于洗去織物上的燒堿40淋洗當織物在布鋏鏈上運行到布鋏鏈總長度的1/3處時，織物第四章-絲光講解課件41圖4-6去堿箱示意圖3)去堿與平洗經(jīng)過伸幅淋洗之后，織物進入洗堿效率較高的去堿箱進一步去堿（＜5g/kg干織物）蒸氣在織物上冷凝成冷凝水，滲入織物內(nèi)部，沖淡堿液，提高織物溫度。

fabric41圖4-6去堿箱示意圖3)去堿與平洗42FinalWashingandNeutralisingSection?水洗時加入HAc或稀H2SO4中和織物上殘留的燒堿；?充分水洗，使織物呈中性；?軋水烘干。42FinalWashingandNeutralisi43???????進布彎輥擴幅直輥滲透區(qū)（堿液浸軋槽）軋車直輥穩(wěn)定區(qū)（沖洗去堿槽）去堿蒸箱平洗烘燥4.3.3直輥絲光機43?進布4.3.3直輥絲光機4444可用于熱堿（60℃）和濕進布絲光、冷絲光（室溫，20℃）和干進布絲光。借助針板擴幅裝置可將織物緯向拉幅至所需寬度，消除布面褶皺，降低緯向縮水率?？捎糜跓釅A（60℃）和濕進布絲光、冷絲光（室溫，借助針板擴幅51§4-4Analysisofprocessingconditionsofmercerization4.4.1ColdMercerizing冷絲光的工藝條件：一定張力，室溫（10～20℃），燒堿濃度260～280g/L，帶堿時間50～60s，張力條件下去堿至70g/kg干織物以下，進一步去堿51§4-4Analysisofprocessing524.4.1.1Concentrationofcausticsoda圖4-8棉纖維用不同濃度的燒堿溶液處理后形狀的變化524.4.1.1Concentrationofcau53?燒堿濃度＞8%：直徑隨燒堿濃度提高而急劇增大；長度隨燒堿濃度提高而急劇縮短。?燒堿濃度為14.5%（170g/L）時達到最大值體積增大140%，直徑增大比長度縮短的程度大5倍。53?燒堿濃度＞8%：直徑隨燒堿濃度提高而急劇增大；?54[燒堿]=0%，均勻的天然扭轉，橫截面呈腰子形，中間有胞腔;[燒堿]=7%，天然扭轉大部分消失，橫截面變?yōu)闄E圓型;[燒堿]=7-11%，纖維溶脹明顯，直徑增大，胞腔縮小;[燒堿]=13.5%，纖維向外溶脹達到最大值;[燒堿]=37%，纖維無明顯變化。54[燒堿]=0%，均勻的天然扭轉，橫截面呈腰子形，中間有胞56圖4-9不同濃度燒堿溶液處理后棉布的收縮與鋇值 （無張力作用，10℃）56圖4-9不同濃度燒堿溶液處理后棉布的收縮與鋇值NaOH溶液濃度（％）棉紗收縮率（％）6.501081919.22422.52923.555長度收縮棉紗在燒堿溶液中的收縮（18℃處理1分鐘）NaOH溶液濃度（％）棉紗收縮率（％）6.5010819157[燒堿]=110g/L

收縮率和鋇值隨燒堿濃度的增大而急劇增加[燒堿]=270g/L

收縮率和鋇值基本達到最大值[燒堿]=170g/L鋇值為150實際生產(chǎn)中[燒堿]＝260～280g/L光澤最好57[燒堿]=110g/L[燒堿]=170g/L處理條件斷裂負荷（N）斷裂延伸度（％）

a光澤未處理6.015.424.3無張力堿處理7.1616.120.4保持原長絲光7.475.555.8比原長拉伸3％絲光7.284.862.0比原長拉伸6％絲光7.374.368.8比原長拉伸9％絲光7.574.070.058表4-2張力對棉紗線絲光后性能的影響a.數(shù)字越大，表示光澤越好；b.

燒堿濃度：30oBé（297g/L）。4.4.1.2Stretching處理條件斷裂負荷（N）斷裂延伸度（％） a未處理6.015.12

3

有張力，鋇值=230

小張力，鋇值=240

無張力，鋇值=260圖4-10棉紗絲光時的張力、堿液濃度和鋇值間的關系

5912 3處理條件染料吸附量（g/100g纖維）未處理1.5張力條件下處理2.9松弛處理3.560表4-3濃燒堿處理時張力對棉纖維吸附染料量的影響采用苯并紅紫4B直接染料，在相同染色條件下染色。處理條件染料吸附量（g/100g纖維）未處理1.5張力條件61

施加張力（Stretching）?提高光澤（表4-2）;?提高強力（表4-2）;?使斷裂延伸度下降（表4-2）;?提高上染率（張力過大則降低吸附性能表4-3）。61 施加張力（Stretching）?使斷裂延伸度下降62絲光時采用的經(jīng)、緯向張力對棉布的經(jīng)、緯向縮水率影響很大。布鋏絲光機：?緯向張力由布鋏鏈之間的伸幅距離控制;?經(jīng)向張力由調(diào)節(jié)前后軋堿槽軋車的線速度控制。62絲光時采用的經(jīng)、緯向張力對棉布的經(jīng)、緯向縮水率布鋏絲光機63Cell-OH+NaOHCell-ONa+H2O放熱反應圖4-11棉纖維與NaOH作用的反應熱4.4.1.3Temperature63Cell-OH+NaOH64圖4-12棉紗在各種堿液濃度和溫度下的收縮情況64圖4-12棉紗在各種堿液濃度和溫度下的收縮情況6520-50秒左右（根據(jù)溫度和設備的不同）方法：?加入適當?shù)臐櫇駝ê苌偈褂茫?加強前處理，提高織物的潤濕性能?適當提高堿液溫度?反復浸軋堿液4.4.1.4Time6520-50秒左右（根據(jù)溫度和設備的不同）方法：?加入66圖4-13潤濕劑的影響66圖4-13潤濕劑的影響674.4.2.1IntroductionHighertemperatureproducesbetterwettingofthefabricbythecausticsodasolutionandimproveuniformityofmercerization.4.4.2HotMercerizing674.4.2.1IntroductionHighert68?EquilibriumSwelling4.4.2.2SwellingBehaviorofCotton圖4-14燒堿濃度和處理溫度對棉纖維平衡溶脹的影響68?EquilibriumSwelling4.4.269不同溫度下，纖維的平衡溶脹（最大溶脹率）與濃度的關系：?溫度為5℃時的平衡溶脹值最大；?隨溫度增高，平衡溶脹明顯下降。69不同溫度下，纖維的平衡溶脹（最大溶脹率）與濃?溫度為570?[燒堿]=320g/L溫度=5℃、20℃、50℃、60℃平衡溶脹分別為：145％、110％、80％、80％達到同一平衡溶脹時，低溫所需的NaOH濃度低高溫所需的NaOH濃度高?當[燒堿]=266g/L（20%），各溫度下的平衡溶脹不再隨濃度上升而提高。70?[燒堿]=320g/L溫度=5℃、20℃、571需要多長時間才能達到平衡溶脹是生產(chǎn)者極為關心的問題。Bechter博士（德國Stuttgart纖維與紡織研究所）在[燒堿]=250g/L的條件下，對退漿布和漂白布在20℃和60℃下的溶脹行為分別進行研究，結果見圖4-15：71需要多長時間才能達到平衡溶脹是生產(chǎn)者極為關心的問題。Be72圖4-15退漿和漂白棉布在20℃和60℃的總溶脹率72圖4-15退漿和漂白棉布在20℃和60℃的總溶脹率73?20℃時退漿布的溶脹很慢，經(jīng)過45min后才達到平衡溶脹（溶脹率最大）漂白布經(jīng)過20min后達到平衡溶脹（溶脹率第3）?60℃時退漿布的溶脹很快，經(jīng)過2min達到平衡溶脹（溶脹率第2）漂白布經(jīng)過5min后達到平衡溶脹（溶脹率最小）73?20℃時退漿布的溶脹很慢，經(jīng)過45min后才達到平74前處理影響纖維的溶脹行為：前處理越好，溶脹越快；

但平衡溶脹越低。溫度影響纖維到達平衡溶脹的速度：處理溫度越高，溶脹速度越快，到達平衡溶脹的時間越短；但平衡溶脹越低。74前處理影響纖維的溶脹行為：前處理越好，溶脹越快； 但平衡75在工業(yè)生產(chǎn)中，考慮經(jīng)濟和設備方面的原因，絲光浸堿溶脹（DiffusionSection&StretchZone）的時間一般限定在30-60秒（纖維的溶脹不可能達到最大溶脹），必須考慮纖維的溶脹速度。75在工業(yè)生產(chǎn)中，考慮經(jīng)濟和設備方面的原因，絲光浸堿溶脹（D76圖4-16燒堿處理時間對退漿棉布相對溶脹的影響?SwellingSpeed

0.9 0.1576圖4-16燒堿處理時間對退漿棉布相對溶脹的影響?Swe77在60s的時間內(nèi)：隨溫度升高，相對溶脹增大，溶脹速度提高；15℃時：棉布的溶脹達到其最大溶脹的15％；60℃時：棉布的溶脹達到其最大溶脹的90％。77在60s的時間內(nèi)：隨溫度升高，相對溶脹增大，溶脹速度提高78圖4-17冷絲光和熱絲光的浸堿滲透所需時間78圖4-17冷絲光和熱絲光的浸堿滲透所需時間79如果要求織物上的燒堿濃度達到300g/L：冷絲光（15～20℃）：50s；熱絲光（60～70℃）：35s；高給液絲光（60～70℃）：25s。浸堿滲透時間縮短，滲透區(qū)設備的長度縮短。79如果要求織物上的燒堿濃度達到300g/L：高給液絲光（80HotMercerizingDiffusionZone15pairsofrollers80HotMercerizingDiffusionZon81ColdMercerizingDiffusionZone27pairsofrollers81ColdMercerizingDiffusionZo82?UniformityofSwelling冷絲光時，紗線芯層絲光化程度比表面層低 原因：濃燒堿首先吸附于紗線表層的纖維，由于纖維的劇烈溶脹，導致紗線表層密度增高，加上堿液的粘度很大，阻礙了濃燒堿從紗線表層向芯層擴散，使紗線芯層絲光化程度降低（表面絲光）。 加入抗堿潤濕劑會改善這一狀況，但抗堿潤濕劑價格昂貴，又造成環(huán)境負擔。82?UniformityofSwelling冷絲光83熱絲光時，燒堿粘度明顯降低，濃燒堿從紗線表層向芯層擴散的阻力減??；同時由于纖維的溶脹較小，紗線表層密度較小；因此濃燒堿的擴散加快，溶脹所需時間縮短，紗線里外絲光化程度達到均勻。83熱絲光時，燒堿粘度明顯降低，濃燒堿從紗線表圖4-2冷絲光和熱絲光時燒堿對棉紗的滲透

84冷絲光（10～20℃）熱絲光（60℃）Bechter博士形象地把上述情況繪制成下圖：圖4-2冷絲光和熱絲光時燒堿對棉紗的滲透冷絲光（10～2085?Luster4.4.2.3EffectsofHotMercerization圖4-18絲光處理溫度與光澤的關系85?Luster4.4.2.3Effectsof86漂白處理的不同品種純棉府綢，經(jīng)絲光處理后（60s,[NaOH]=250g/L），其光澤與溫度的關系曲線。隨溫度升高，織物的光澤隨之提高原因：高溫時，濃堿對棉紗表面層和芯層的滲透都很均勻，堿液均勻的滲透導致均勻的溶脹，使光澤的改善更為明顯。86漂白處理的不同品種純棉府綢，經(jīng)絲光處理后（60s,隨溫度87DyeingBehavior熱絲光與冷絲光都可以改善棉纖維的染色性能。Tension絲光使棉紗的斷裂強度提高；冷絲光和熱絲光的效果相差不大。DimensionalStability冷絲光和熱絲光都使棉織物的縮水率下降，織物的尺寸穩(wěn)定性提高。87DyeingBehavior熱絲光與冷絲光都可以改善棉88?Handle圖4-19絲光濃度和處理溫度對棉織物手感的影響88?Handle圖4-19絲光濃度和處理溫度對棉織物手89純棉織物的手感是服用性能的一項指標手感用抗彎剛度指標來衡量；抗彎剛度越低，手感越柔軟。60℃絲光織物手感比20℃絲光的柔軟89純棉織物的手感是服用性能的一項指標手感用抗彎剛度指標來衡90絲光時：隨溫度下降棉織物的手感變硬隨溫度升高棉織物的手感變?nèi)彳浝浣z光：絲光均勻性差（表面絲光），紗線表面層纖維排列緊密，使手感較硬。熱絲光：絲光均勻性好，纖維在紗線中排列較疏松，手感變得柔軟。90絲光時：隨溫度下降棉織物的手感變硬隨溫度升高棉織物的手感91與冷絲光工藝相比，熱絲光工藝具有以下優(yōu)點：?光澤更好（溶脹均勻）；?手感柔軟（溶脹小而均勻）；?染色均勻性提高（溶脹均勻）；?溶脹速度快；?縮短設備單元。91與冷絲光工藝相比，熱絲光工藝具有以下優(yōu)點：?手感柔軟（92Thisisendforchapter4.Thankyouforyourattention!92Thisisendforchapter4.Th1Chapter4Mercerizing§4-1Introduction§4-2Principleofmercerization§4-3Mercerizationrangeandprocess§4-4Analysisofprocessingconditionsofmercerization1Chapter4Mercerizing§4-1Intr2?Mercerization（絲光）Cottonfabricaretreatedwithconcentratedsodiumhydroxideundertension.?Alkalishrinkage（堿縮）Cottonfabricaretreatedwithconcentratedsodiumhydroxidewithouttension(withslackmercerization).§4-1Introduction絲光始于1844年，直至1900年絲光工藝才正式用于印染工業(yè)。最早發(fā)明此工藝的是Mercer,稱為Mercerizing。麥塞處理可分為二種即：Definitionofmercerizationandalkalishrinkage2Cottonfabricaretreatedwit3Processarrangementofmercerization?Cottonmaterialsmaybemercerizedingraystatewithoutanypretreatment,aswellasafterpreliminarydesizing,afterscouring,aftersouringandbleaching,

orafterdying.?Inthecaseofpieceofgoods,mercerizationcaninvolvewetordryfabrics.絲光是在張力條件下，用濃燒堿溶液處理纖維素纖維紡織品的加工工藝，分為：織物絲光和紗線絲光。3Processarrangementofmercer6Themercerizationprocessiscarriedoutforthefollowingpurposes:?improvinglusterandobtainingasilkylook;?improvingthetensilestrength;?obtainingimproveddimensionalstability;?improvingcoloryield(resultinginsavingsinthecostofdyestuff);?improvingelasticityandobtainingstretchmaterial(withslackmercerization).6Themercerizationprocessis絲光劑：燒堿：是目前印染廠絲光用的主要用劑，其膨化性能好，價廉，使用方便，絲光效果也較理想，因此得到了廣泛的應用。燒堿濃度一般控制在260－280克／升；液氨：在常壓和－330C的條件下，棉織物用液氨進行處理，可獲得獨特的效果，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：優(yōu)點：

1、織物手感柔軟、耐磨性能好；

2、織物彈性增加，尺寸穩(wěn)定性好；

3、對環(huán)境污染?。?0%液氨可回收）；缺點：

1、需要特殊的設備（回收系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)）；

2、一次性投資大，且生產(chǎn)成本也高；絲光劑：燒堿：是目前印染廠絲光用的主要用劑，其膨化性能9MethodsofMercerizing?Coldmercerization(15to20℃)?Hotmercerization(60to70℃)絲光工藝按照浸堿時的溫度劃分：9MethodsofMercerizing?Cold10Evaluationofthedegreeofmercerization?光澤luster是衡量絲光織物外觀效應的主要指標之一目前多用目測評定（定性）?吸附性能adsorbancy：其吸附性能可用絲光鋇值來判斷鋇值法（valueofbarium）：檢驗絲光效果的常用方法，鋇值越大，絲光效果越好。?尺寸穩(wěn)定性（如：比較絲光前、后織物的縮水率等）10Evaluationofthedegreeof

絲光后吸附Ba(OH)2的量絲光前吸附Ba(OH)2的量鋇值＝×100鋇值＞150表示充分絲光，一般為135～150 絲光后吸附Ba(OH)2的量鋇值＝×100鋇值＞150表示13§4-2Principleofmercerization?Treatmentofcellulosewithcausticsodaformssodacellulose.Cell-OH+NaOHCell-O-Na++H2OCell-OH+NaOHCell-O-Na++H2O

纖維素I（天然纖維素）濃NaOH

纖維素（堿纖維素）H2O

纖維素·H2O（水合纖維素）

纖維素II（絲光纖維素）－H2O13§4-2Principleofmercerizat1-5纖維在堿液中繼續(xù)溶脹；6溶脹后再轉入水中發(fā)生收縮；7完全干燥后。圖4-5棉纖維在絲光過程中截面的變化4.2.1Influenceofcausticsodaoncotton1-5纖維在堿液中繼續(xù)溶脹；圖4-5棉纖維在絲光過程中17濃燒堿溶液對棉織物的處理是不可逆過程。高濃度燒堿處理后，棉纖維發(fā)生劇烈溶脹，使纖維素大分子的分子取向、結晶度、結晶尺寸和形態(tài)發(fā)生重大改變，從而增強纖維的吸附能力、拉伸強度、光澤和尺寸穩(wěn)定性，同時改善織物的手感和懸垂性。17濃燒堿溶液對棉織物的處理是不可逆過程。高濃度燒堿處理后，19?光澤棉纖維的截面由扁平的腰子形或耳形轉變?yōu)閳A形，胞腔也幾乎縮為一點；縱向天然扭曲消失；在一定的張力作用下，纖維得到拉伸，表面皺紋消失，變成十分光潔的圓柱體，對光線產(chǎn)生規(guī)則的反射?？椢飪?nèi)纖維形態(tài)的變化是產(chǎn)生光澤的主要原因，張力是增進光澤的主要因素。19?光澤棉纖維的截面由扁平的腰子形或耳形轉變?yōu)閳A形，在20Mercerizationtreatmentinducesanincreaseinlusterofcottonfiberscausedonlybythemodificationoftheircross-section,whichbecomescircularundertheeffectofswelling,butalsobytheuntwisting（解扭）

ofthefibers.Thehighlusterofmercerizedcottonresultsfrom

increasedspecularreflectanceoflightfromthesmoothfibersurfaces.20Mercerizationtreatmentindu21?結晶度濃燒堿可以滲透到纖維的結晶區(qū)，并將部分晶區(qū)轉變?yōu)闊o定形區(qū)；纖維的無定形區(qū)的含量增大，纖維的吸附性能和化學活潑性提高。ImprovementoftheDyeingPropertiesMercerizationincreasesthedyeabsorption,therateofdyeing,andalsothevisualcoloryield.Reason:Mercerizationinduceadecreaseinthevolumeofcrystallineregionoranincreaseoftheaccessiblearea.21?結晶度濃燒堿可以滲透到纖維的結晶區(qū)，并將部分晶區(qū)轉22?尺寸穩(wěn)定性DimensionalStability棉纖維在濃堿液中發(fā)生不可逆的溶脹，使纖維素大分子間的作用力遭到破壞，氫鍵斷裂，織物中貯存的內(nèi)應力得到釋放。通過拉伸（外力作用），纖維中無定形區(qū)分子伸展得較為平直，排列趨向于整齊，在新的位置上建立起新的分子間作用力，纖維的取向度獲得提高。最后在張力條件下去堿，已取向排列的纖維間的作用力被固定下來（更自然、更穩(wěn)定的狀態(tài)），這時的纖維處于較低的能量狀態(tài)，因此尺寸穩(wěn)定。22?尺寸穩(wěn)定性DimensionalStabili23?纖維強度濃堿液處理可以消除纖維中的弱的結合點，使纖維受力均勻，減少由于應力集中而造成的纖維斷裂，從而提高纖維的強度。23?纖維強度濃堿液處理可以消除纖維中的弱的結合點，使纖244.2.2Explainofprincipleofmercerization4.2.2.1水合理論

鈉離子是水化程度很強的離子，在鈉離子周圍的 水分子，和它形成很厚的水化層。當它和纖維素 大分子結合時，大量的水分子被帶入纖維內(nèi)部 （無定形區(qū)和晶區(qū)）。因此，纖維分子鏈間的空 隙增大，纖維發(fā)生膨化，形成不可逆的溶脹。Cell-OH+NaOHCell-ONa+H2O244.2.2Explainofprincipleo25水合理論可以很好地解釋當堿液濃度過高或堿液中帶有食鹽一類的電解質(zhì)時，會導致纖維膨化程度降低的現(xiàn)象。隨著堿液濃度的提高，與纖維素結合的堿量增多，纖維的溶脹相應增大；當堿液濃度達到一定程度后，若繼續(xù)提高堿液濃度，對每一個鈉離子來說，能結合到的水分子數(shù)量有減少的傾向，使鈉離子的水化層變薄，纖維溶脹反而減小。在體系中加入食鹽，將與燒堿中的鈉離子爭奪水分子，使水化層變薄，導致纖維膨化程度下降。25水合理論可以很好地解釋當堿液濃度過高或堿液中帶隨著堿液濃4.2.2.2Donnan膜平衡原理（滲透壓理論）

半透膜C1C2把濃度不同的溶膠（C2＞C1）用可移動的半透膜（面積為A）分開

溶劑溶劑分子將通過半透膜（semipermeablemembrane）從低濃度C1進入高濃度C2的一方。此時使溶劑分子從左向右移動的驅(qū)動力起源于滲透壓力之差。如上述系統(tǒng)開始時不用半透膜，則溶質(zhì)分子必將從右向左擴散（因為C2＞C1），直至濃度均勻為止。

264.2.2.2Donnan膜平衡原理（滲透壓理論） 半透膜27把纖維內(nèi)部看作膜內(nèi)體系，外部的堿液視為膜外體系?當纖維用含有食鹽的燒堿溶液處理時，便有Cell-O-、

Na+、OH-、Cl-離子存在，其中Cell-O-只能在膜內(nèi)，不能擴散到膜外；而其它離子可在膜內(nèi)外移動，并按一定條件在膜內(nèi)外建立平衡。設：作用前：[NaOH]=C2，[NaCl]=C3平衡后膜內(nèi)：[Cell-O-]=C1，[Na+]=x，[OH-]=y平衡過程中膜內(nèi)、外體積相等且不變基本觀點：棉織物在NaOH溶液中的溶脹是滲透壓作用的結果27把纖維內(nèi)部看作膜內(nèi)體系，外部的堿液視為膜外體系?當纖膜內(nèi)(Inner)膜外(Outer)

[Na+]O[OH-]O

[Cl-]O

C3+C2-x C2-C1-yC3-x+y+C1[Cell-O-]I[Na+]I[OH-]I[Cl-]I

C1

x yx-y-C1（電性中和）

[Na+]I=[Cell-O-]I+[OH-]I+[Cl-]I

[Cl-]I=[Na+]I-[Cell-O-]I-[OH-]I

[Na+]O=[OH-]O+[Cl-]O

[Cl-]O=[Na+]O-[OH-]O

28膜內(nèi)(Inner)膜外(Outer) [Na+]O C3+29平衡后可移動的任何一價陽離子的膜內(nèi)、外濃度比值應相等，且反比于陰離子濃度，即：[Na+]O[Na+]I

[OH-]I[OH-]O[Cl-]I

[Cl-]O

yC2-C1-y1

C3+C2-x x由（1）：[Na+]O[Na+]I===λ分配系數(shù)（1）=

x-y-C1=C3-x+y+C=λ（2）

[OH-]I+[Cl-]I=[OH-]O+[Cl-]O=λ（3）29平衡后可移動的任何一價陽離子的膜內(nèi)、外濃度比[Na+]OC3+C2-x x

x-C1C3+C2-x令：x’=C3+C2-x則有：x’2

=x(x-C1)（5）必然：2x-C1>2x’（6）

2x-C1：膜內(nèi)可移動離子總濃度

2x’：膜外離子總濃度由于可移動離子在膜內(nèi)、外的濃度不同，產(chǎn)生滲透壓。=（4）C3+C2-x x-C1令：x’=C3+31滲透壓的大小為：P=RT(2x-C1-2x’)由（5）式可得：x2–C1x-x’2=0

（7）（8）C1+

C12

+4x’22（9）代入（7）：P=RT(-2x’+C12

+4x’2

)X=（9）31滲透壓的大小為：P=RT(2x-C1-232平衡后，可移動的離子在膜內(nèi)的總濃度大于在膜外的總濃度，導致水向纖維內(nèi)部滲透，使纖維發(fā)生溶脹。?離子濃度差越大，產(chǎn)生的滲透壓越大；?鹽存在時，不利于溶脹；?過度提高堿液濃度，使纖維溶脹減小。32平衡后，可移動的離子在膜內(nèi)的總濃度大于在膜外的?過度33§4-3Mercerizationrangeandprocess?Chainmercerizingrange（布鋏絲光機）?Chainlessmercerizingrange（直輥絲光機）（彎輥絲光機）33§4-3Mercerizationrangeand4.3.1Chainmercerizingrange（布鋏絲光機

）布鋏絲光機多用于冷絲光工藝?浸軋堿液（260～280g/L，20℃）?繃布（施加張力）?

伸幅和淋洗（張力下洗堿至燒堿含量＜70g/kg干織物）?去堿蒸箱去堿（洗堿至燒堿含量＜5g/kg干織物）?中和水洗（50℃水洗，20℃加HAc中和水洗）?洗滌（20℃水洗）?

軋水烘干布鋏絲光機絲光工藝：4.3.1Chainmercerizingrange（第四章-絲光講解課件2、主要組成部分及其作用前軋堿槽→繃布輥→后軋堿槽→布鋏伸幅裝置→沖洗吸堿裝置→去堿蒸箱→平洗機→平幅出布裝置1）軋堿和繃布織物進入絲光機后，首先經(jīng)第一軋堿槽軋堿，為了延長棉織物帶堿時間以及防止棉織物發(fā)生收縮，出前軋堿槽后便經(jīng)繃布輥繃布，再進入后軋堿槽中軋堿?？椢飶倪M入前軋堿槽到出后軋堿槽，歷時約30－40秒；絲光機的兩個軋堿槽是相互連通的，以便堿液的流動。絲光時堿的濃度如下所示：2、主要組成部分及其作用前軋堿槽→繃布輥→后軋堿槽→布鋏第四章-絲光講解課件第四章-絲光講解課件38織物出后軋堿槽后，織物帶堿量很高，織物的收縮傾向很大，此時必須借助布鋏伸幅裝置將織物拉伸至規(guī)定的寬度，并在這樣的條件下將織物上的燒堿含量淋洗至規(guī)定值（＜70g/kg干織物）后再放松，才能控制織物的收縮，保證織物和燒堿有充分的作用時間，使織物具有穩(wěn)定的門幅，提高產(chǎn)品的絲光效果。2）伸幅和淋洗38織物出后軋堿槽后，織物帶堿量很高，織物的收的燒堿含量淋洗39布鋏伸幅裝置的優(yōu)點：較好地控制張力和伸幅程度缺點：織物的兩邊和中間所受的伸幅拉力不同，不宜加工寬幅織物39布鋏伸幅裝置的優(yōu)點：較好地控制張力和伸幅程度40淋洗當織物在布鋏鏈上運行到布鋏鏈總長度的1/3處時，織物與濃堿的作用時間已經(jīng)比較充分（從前軋堿槽開始帶堿時間為50～60s），可以開始淋洗去堿。上方：稀熱堿液（70～80℃）沖淋下方：平板真空吸水器沖、吸配合，強化織物中的液體交換，有利于洗去織物上的燒堿40淋洗當織物在布鋏鏈上運行到布鋏鏈總長度的1/3處時，織物第四章-絲光講解課件41圖4-6去堿箱示意圖3)去堿與平洗經(jīng)過伸幅淋洗之后，織物進入洗堿效率較高的去堿箱進一步去堿（＜5g/kg干織物）蒸氣在織物上冷凝成冷凝水，滲入織物內(nèi)部，沖淡堿液，提高織物溫度。

fabric41圖4-6去堿箱示意圖3)去堿與平洗42FinalWashingandNeutralisingSection?水洗時加入HAc或稀H2SO4中和織物上殘留的燒堿；?充分水洗，使織物呈中性；?軋水烘干。42FinalWashingandNeutralisi43???????進布彎輥擴幅直輥滲透區(qū)（堿液浸軋槽）軋車直輥穩(wěn)定區(qū)（沖洗去堿槽）去堿蒸箱平洗烘燥4.3.3直輥絲光機43?進布4.3.3直輥絲光機4444可用于熱堿（60℃）和濕進布絲光、冷絲光（室溫，20℃）和干進布絲光。借助針板擴幅裝置可將織物緯向拉幅至所需寬度，消除布面褶皺，降低緯向縮水率?？捎糜跓釅A（60℃）和濕進布絲光、冷絲光（室溫，借助針板擴幅51§4-4Analysisofprocessingconditionsofmercerization4.4.1ColdMercerizing冷絲光的工藝條件：一定張力，室溫（10～20℃），燒堿濃度260～280g/L，帶堿時間50～60s，張力條件下去堿至70g/kg干織物以下，進一步去堿51§4-4Analysisofprocessing524.4.1.1Concentrationofcausticsoda圖4-8棉纖維用不同濃度的燒堿溶液處理后形狀的變化524.4.1.1Concentrationofcau53?燒堿濃度＞8%：直徑隨燒堿濃度提高而急劇增大；長度隨燒堿濃度提高而急劇縮短。?燒堿濃度為14.5%（170g/L）時達到最大值體積增大140%，直徑增大比長度縮短的程度大5倍。53?燒堿濃度＞8%：直徑隨燒堿濃度提高而急劇增大；?54[燒堿]=0%，均勻的天然扭轉，橫截面呈腰子形，中間有胞腔;[燒堿]=7%，天然扭轉大部分消失，橫截面變?yōu)闄E圓型;[燒堿]=7-11%，纖維溶脹明顯，直徑增大，胞腔縮小;[燒堿]=13.5%，纖維向外溶脹達到最大值;[燒堿]=37%，纖維無明顯變化。54[燒堿]=0%，均勻的天然扭轉，橫截面呈腰子形，中間有胞56圖4-9不同濃度燒堿溶液處理后棉布的收縮與鋇值 （無張力作用，10℃）56圖4-9不同濃度燒堿溶液處理后棉布的收縮與鋇值NaOH溶液濃度（％）棉紗收縮率（％）6.501081919.22422.52923.555長度收縮棉紗在燒堿溶液中的收縮（18℃處理1分鐘）NaOH溶液濃度（％）棉紗收縮率（％）6.5010819157[燒堿]=110g/L

收縮率和鋇值隨燒堿濃度的增大而急劇增加[燒堿]=270g/L

收縮率和鋇值基本達到最大值[燒堿]=170g/L鋇值為150實際生產(chǎn)中[燒堿]＝260～280g/L光澤最好57[燒堿]=110g/L[燒堿]=170g/L處理條件斷裂負荷（N）斷裂延伸度（％）

a光澤未處理6.015.424.3無張力堿處理7.1616.120.4保持原長絲光7.475.555.8比原長拉伸3％絲光7.284.862.0比原長拉伸6％絲光7.374.368.8比原長拉伸9％絲光7.574.070.058表4-2張力對棉紗線絲光后性能的影響a.數(shù)字越大，表示光澤越好；b.

燒堿濃度：30oBé（297g/L）。4.4.1.2Stretching處理條件斷裂負荷（N）斷裂延伸度（％） a未處理6.015.12

3

有張力，鋇值=230

小張力，鋇值=240

無張力，鋇值=260圖4-10棉紗絲光時的張力、堿液濃度和鋇值間的關系

5912 3處理條件染料吸附量（g/100g纖維）未處理1.5張力條件下處理2.9松弛處理3.560表4-3濃燒堿處理時張力對棉纖維吸附染料量的影響采用苯并紅紫4B直接染料，在相同染色條件下染色。處理條件染料吸附量（g/100g纖維）未處理1.5張力條件61

施加張力（Stretching）?提高光澤（表4-2）;?提高強力（表4-2）;?使斷裂延伸度下降（表4-2）;?提高上染率（張力過大則降低吸附性能表4-3）。61 施加張力（Stretching）?使斷裂延伸度下降62絲光時采用的經(jīng)、緯向張力對棉布的經(jīng)、緯向縮水率影響很大。布鋏絲光機：?緯向張力由布鋏鏈之間的伸幅距離控制;?經(jīng)向張力由調(diào)節(jié)前后軋堿槽軋車的線速度控制。62絲光時采用的經(jīng)、緯向張力對棉布的經(jīng)、緯向縮水率布鋏絲光機63Cell-OH+NaOHCell-ONa+H2O放熱反應圖4-11棉纖維與NaOH作用的反應熱4.4.1.3Temperature63Cell-OH+NaOH64圖4-12棉紗在各種堿液濃度和溫度下的收縮情況64圖4-12棉紗在各種堿液濃度和溫度下的收縮情況6520-50秒左右（根據(jù)溫度和設備的不同）方法：?加入適當?shù)臐櫇駝ê苌偈褂茫?加強前處理，提高織物的潤濕性能?適當提高堿液溫度?反復浸軋堿液4.4.1.4Time6520-50秒左右（根據(jù)溫度和設備的不同）方法：?加入66圖4-13潤濕劑的影響66圖4-13潤濕劑的影響674.4.2.1IntroductionHighertemperatureproducesbetterwettingofthefabricbythecausticsodasolutionandimproveuniformityofmercerization.4.4.2HotMercerizing674.4.2.1IntroductionHighert68?EquilibriumSwelling4.4.2.2SwellingBehaviorofCotton圖4-14燒堿濃度和處理溫度對棉纖維平衡溶脹的影響68?EquilibriumSwelling4.4.269不同溫度下，纖維的平衡溶脹（最大溶脹率）與濃度的關系：?溫度為5℃時的平衡溶脹值最大；?隨溫度增高，平衡溶脹明顯下降。69不同溫度下，纖維的平衡溶脹（最大溶脹率）與濃?溫度為570?[燒堿]=320g/L溫度=5℃、20℃、50℃、60℃平衡溶脹分別為：145％、110％、80％、80％達到同一平衡溶脹時，低溫所需的NaOH濃度低高溫所需的NaOH濃度高?當[燒堿]=266g/L（20%），各溫度下的