[其他]无碱无水棉花及其制品的脱脂加工方法

说明书

本发明属于棉花脱脂加工。

迄今为止，我国工业上对棉花及其制品的脱脂采用的是碱法，即把棉花棉布等浸泡在碱性溶液中，经蒸煮、水洗、烘干而成。这样做需要消耗大量的碱、水和能源，且生产周期长，工人劳动强度大，成本高，排出的废水造成严重污染。

日本专利昭54-74527提出了芳香族聚酰胺纤维的粘性改良方法。其技术特征是将该纤维穿过多个毛细管的入口和出口，使其通过保持低压的区域受到拉曳，上述区域同时也是在其四周设置了园筒形圈，用它产生高频来产生等离子气体。

日本专利昭56-107819提出了聚酯系染色布帛的亲水加工方法。其技术特征是使氧或含有氧气的混合气体在0.1-100乇低压条件下，用高频产生等离子气体，将该气体引到等离子气体以外，对聚酯系染色布帛进行处理。

英国专利2097407A提出了化纤复合材料强度提高法，英国专利2098636A提出了吸湿电解液的化纤改性法，该二专利虽提到了氧等离子体的作用，但无具体描述。

上述专利都未涉及到用等离子体气体来处理棉花及其制品，而且这些专利应用的是等离子体的接枝、冲击作用。本发明的目的是用等离子体气体对棉花及其制品进行脱脂。具体说明等离子体气体温度的作用，即在一定气体温度下等离子体对要处理材料的氧化分解燃烧作用。棉花纤维内部是纤维素，而外表极薄一层是腊质、果胶质和矿物质。而辉光等离子体与要处理材料的作用范围是极薄的，对该材料内部没有影响。本发明正是利用这一特性，即活性氧与纤维表面作用，与腊质、果胶质和矿物质反应去除掉这些杂质，而棉纤维的强度与细度基本保持不变，获得了好的吸水性与染色性，这就是所谓的脱脂作用。

本发明的详细说明：我们采用了电感耦合或电容耦合两种放电形式，其基本作用是一样的。电感耦合结构更简单，更方便，如附图所示：1-气焊用氧气瓶，2-流量计，3-针阀，4-氧气进入口，5-机械泵，6-辉光放电等离子体室，7-电感耦合线圈，8-流过线圈的冷却水，9-高频电源，10-压力计。本发明采用的是13.56MHZ电源，其电压和电流（0～200mA）均可调节，最大输出功率200W。为了避免棉花纤维在放电管壁处烧糊，电感线圈需通冷却水，以便把热量带走，降低等离子体室内温度。

在用等离子体气体使棉纤维脱脂，温度是个关键参数。因为等离子体分解、燃烧效应只在某个温度以上才比较明显，温度的调节可以通过放电气压，放电输入功率来实现。气压低，温度就低，脱脂时间长，脱脂率不高。气压高，温度亦高，脱脂时间短，脱脂效果好。但若气压太高，则棉纤维易烧糊。本发明采用气压范围是0.2～10乇。调节放电电流和电压也可改变气体温度，调节诸参数使辉光区气体温度在100～220℃。脱脂处理时间为0.5～10分钟。

在辉光区氧等离子体的活性粒子数多，没有衰减，因此，棉花及其制品放在辉光区脱脂效果好，处理时间也短;若棉花及其制品放在辉光区外，虽然也可脱脂，但因氧的活性粒子数因碰撞而减少，脱脂处理时间较长，效果不好。

氧气应由辉光区下游注入，通过扩散作用而进入辉光区进行放电，这时棉花及其制品的脱脂效果好;若相反，氧气由辉光区上游注入。在辉光区内直接形成宏观气体流动，即使气压偏低，也容易烧糊棉纤维，且脱脂效果不好。

经纺织科学研究院测试中心测试，原棉含油率为0.56%，经本发明脱脂处理过的棉花含油率下降到0.35～0.14%，而棉纤维强度和纤维细度基本无变化。见下表。

编号    单纤维平均强力（克）    细度（米/克）

原棉    3.98    5400

经本发明脱    3.94    5400

脂处理样品

北京市纺织纤维检验所测试

由此可以看出，辉光放电等离子体使棉花及其制品脱脂效果与碱法相比不相上下，其优点是不用碱和水，生产周期短，劳动强度减轻，节省能源，成本低，无污染。由于气体所需真空度不高（0.2～10乇）用机械泵即可达到，因此适宜于工业化生产，而所消耗的化学试剂仅为气焊用氧气，易于得到，且消耗量不大。

本发明的实例一，原棉含油率0.56%，将3～4克原棉经辉光放电等离子体处理，辉光区气体温度160℃，气压0.9乇，电流120mA，棉花放在辉光区内，处理时间4分钟，经检测棉花含油率下降到0.14%，而棉花纤维的单纤维平均强力和细度基本无变化。

实例二，将待脱脂的棉布条（2×6cm²），经辉光放电等离子体处理，辉光区气体温度170℃，气压10乇，电流150mA，棉布条放在辉光区，处理时间3分钟。由于棉布的含油率及强度测试需要较大面积（25×25cm²），本发明所使用等离子体实验装置较小，故缺实验检测数据，仅用肉眼观察脱脂效果，未脱脂的棉布不吸水，放在墨水中不染色，而经等离子体脱脂的棉布放在水中立刻吸水，并沉入水底，放入墨水中能立刻染色，由于棉纤维脱脂前后强度基本不变，当可推知棉布的强度也不应变化太大。