液氨整理綜述

液氨整理綜述陶啟賢（中國紡織工程學(xué)會染整專業(yè)委員會）六屆論文集；241-246【摘要】液氨整理可以提高純棉等天然纖維及其混紡產(chǎn)品的穿著服用性能，因結(jié)合樹脂整理新技術(shù)更進一步提高抗皺免燙效果，從而引起各方面的關(guān)注。文章論述了我國自1982年上海引進美國液氨整理設(shè)備以來，到1992年河南新鄉(xiāng)印染廠自制首臺液氨整理樣機，以及2000年初江陰澄江紡機廠自行設(shè)計制造的液氨整理機和氨回收裝置的歷程，并介紹了其有關(guān)技術(shù)設(shè)備。【關(guān)鍵詞】液氨整理氨的回收超級柔軟整理氣相整理1液氨整理的歷程液氨的系統(tǒng)理論研究始于上世紀(jì)三十年代，正式投入工業(yè)化生產(chǎn)是在上世紀(jì)七十年代，最初于1963年挪威遜克斯塔爾里莎大學(xué)和挪威中央工業(yè)研究所共同開發(fā)的液氨加工工藝，當(dāng)時還是從紗線整理入手，以替代紗線絲光處理的技術(shù)。由于液氨對紗線有著極強的滲透性，殘留在紗線上的氨液比堿液更易于去除，而且比堿液絲光效果更好，因而引起重視。1968年美國桑福公司獲得專利后，冠以桑福純棉牛仔布（Sanfor-set）品牌面世，成衣尺寸穩(wěn)定，手感柔軟的牛仔布風(fēng)行一時。但是到了上世紀(jì)七、八十年代，一方面合纖迅速發(fā)展，市場上各類滌棉產(chǎn)品易洗快干深受消費者青睞，另一方面又伴有返樸回真、回歸大自然的潮流，純棉織物頗受大眾喜愛。液氨整理主要是美國用以整理厚重牛仔布織物，加以液氨整理技術(shù)復(fù)雜，氨回收要求高，而且成本又十分昂貴，因此國內(nèi)外市場幾度周折普及甚緩，后來導(dǎo)致美國至少有七臺液氨整理設(shè)備相繼擱置起來，還有一臺遷移至泰國。在上世紀(jì)八十年代的這段時間里液氨整理加工，在國內(nèi)外市場上確定沉寂了十來年，直至上世紀(jì)九十年代，日本主要一些企業(yè)為了啟動市場、開發(fā)產(chǎn)品，在液氨整理工藝設(shè)備的基礎(chǔ)上，著力進行了樹脂整理工藝技術(shù)的創(chuàng)新改進，結(jié)合液氨整理積極研發(fā)了形態(tài)穩(wěn)定整理技術(shù)，雖歷經(jīng)多次失敗，終于在1993年日清紡?fù)瞥隽顺壢彳浾恚⊿.S.P.），與此同時東洋紡也推出了氣相整理（V.P.）,此時日本市場打出了純棉免燙整理產(chǎn)品，幾乎半數(shù)的襯衣都要經(jīng)過形態(tài)穩(wěn)定整理加工，這些工藝都是在液氨整理的基礎(chǔ)上再進行樹脂整理，一時市場上掀起了形態(tài)穩(wěn)定整理的熱潮。日本京都機械和山東鐵工廠已經(jīng)可以提供液氨整理機，前川制作所和巖谷產(chǎn)業(yè)已經(jīng)可以提供配套的液氨回收裝置。此時美國對液氨整理似乎遺忘了，而此時日本卻對液氨整理加工技術(shù)又重新復(fù)蘇。我國是1982年上海第二印染廠從美國莫里森公司引進一套液氨整理技術(shù)設(shè)備和回收裝置，可以說在二十世紀(jì)里，我國僅僅引進過這一套液氨整理設(shè)備。當(dāng)時包括支付專利費和設(shè)備費等投入資金相當(dāng)可觀，后來在品種開發(fā)、氨的回收、市場銷售等方面未能取得滿意的效果，因而始終未能形成規(guī)模生產(chǎn)，就是在這樣的多種因素的背景下，國內(nèi)各方面對推廣應(yīng)用液氨整理技術(shù)持慎重觀望態(tài)度，但也有地區(qū)對這項新技術(shù)一直抱有熱忱，1985年河南省把液氨整理技術(shù)列入省內(nèi)技術(shù)攻關(guān)項目，由新鄉(xiāng)印染廠和河南省紡科院以及有關(guān)院校合作，歷經(jīng)四年多時間收集資料、認(rèn)真研究、消化吸收，終于1992年由企業(yè)自行設(shè)計研制了我國首臺液氨整理樣機，就是在這臺機器上新鄉(xiāng)印染廠十多年來一直堅持生產(chǎn)，摸索了許多寶貴的經(jīng)驗，相繼開發(fā)出許多品種，如純棉牛仔布、大麻舒爽呢、麻/棉混紡織物等，享有一定聲譽，應(yīng)該說河南省相關(guān)企業(yè)和單位對我國開發(fā)液氨整理工藝技術(shù)和設(shè)備奠定了有益的基礎(chǔ)，對我國印染行業(yè)后整理做出了貢獻。還有值得欣喜的是在1996年江陰一家規(guī)模不算大的民營澄江紡織機械廠，原來主導(dǎo)產(chǎn)品是空壓機，對液氨整理設(shè)備從未接觸過，經(jīng)過三年多時間進行調(diào)研，足跡遍及十多個省市，協(xié)同河南省紡科院專家組織訪問、足壇、消化、吸收，在技術(shù)嚴(yán)格封鎖保密的情況下，千方百計掌握技術(shù)資料，在產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合下，在新鄉(xiāng)印染廠和河南紡科院十多年先行一步的基礎(chǔ)上，以及協(xié)同南京化工大學(xué)的專家、老師共同探索液氨整理設(shè)備和回收裝置的性能特點，借助化工技術(shù)的強項，攻克一系列技術(shù)難關(guān)，終于在世紀(jì)之交的1999年成功地制造了一臺具有我國特色的高科技液氨整理機和回收裝置。澄江紡織機械廠只是一家民營企業(yè)，在資金十分困難的條件下，以廠房抵押作了“破釜沉舟”的決心，為了保證項目的成功開發(fā)，堅定不移地走“科技聯(lián)姻、技術(shù)合作”的路子。該機勝利制成后安裝在江陰康源印染廠投入生產(chǎn)，在2000年元月由中國紡機器材工業(yè)協(xié)會組織的現(xiàn)場交流會上，全國近二十家印染企業(yè)的專家進行了實地考察和評價，一致認(rèn)為該設(shè)備在較短時間內(nèi)克服種種困難創(chuàng)制成功，是我國紡機企業(yè)自行設(shè)計制造的一件大事，即使由于種種原因，未能繼續(xù)投入第二臺設(shè)備，但是辛勤和艱苦卓絕的勞動成效，不能不讓人們?nèi)匀挥洃浿斯Σ豢蓻]。到了世紀(jì)之交年代，國內(nèi)印染行業(yè)注意到近年來日本一些大公司，在積極發(fā)展純棉形態(tài)穩(wěn)定整理和技術(shù)中添置了液氨整理設(shè)備，此時正是國內(nèi)在“九五”規(guī)劃結(jié)尾和“十五”規(guī)劃醞釀階段，看中了其對純棉產(chǎn)品具有改善穿著舒適和免燙效果的時尚，液氨整理一時成了一些企業(yè)的熱點，有意向要引進液氨整理項目的不下十多家，涉及全國八、九個省市，有的請國外相關(guān)公司來介紹，有的組織去國外考察，有的還進行了可行性報告的研究。經(jīng)過一段時間的廣泛聽取多方面意見和進一步市場調(diào)研，逐漸有了比較正確地認(rèn)識，一些企業(yè)也重新作了規(guī)劃，最后具體落實并付諸實施的有寧波雅戈爾日中紡織印染有限公司和山東魯泰紡織股份有限公司，都已經(jīng)投入了批量生產(chǎn)，并為我國開發(fā)純棉免燙產(chǎn)品開辟了市場，樹立了品牌。許多企業(yè)的認(rèn)識也不斷深化，比較能結(jié)合本企業(yè)的實際和市場需求，全面客觀地應(yīng)對企業(yè)的技術(shù)改造。2、液氨的特性氨是自然界中的天然物質(zhì)，氨和水同樣是人類不可缺少的生命之源，無論是動物或植物的生存都需要自然界的氨，只有氨才能固定自然界的氮源，沒有氮源就不能合成生命中必需的蛋白質(zhì)。反過來氨又通過動物的分解排泄或植物的腐爛重又回歸自然，這就是大自然中的物質(zhì)循環(huán)規(guī)律。如今人類所需要和消耗的氨及其衍生物是化學(xué)合成的。我們氨氮工業(yè)發(fā)展還是很快的，據(jù)稱俄羅斯塔氏化肥集團，依托其豐富的天然氮源成為世界最大的氮肥集團，年產(chǎn)合成氨300萬噸。該集團子公司化能（香港）公司，2001年9月在我國湛江投資興建液氨基地，將成為我國液氨生產(chǎn)的骨干企業(yè)之一。液氨和水液氨和水的分子量接近，液氨（NH3）是17,水（H2O）是18,其性質(zhì)迥然不同。液氨就是液態(tài)氨，和氨水不同，它不是氨的水溶液。液氨的粘度和表面張力比水的低得多，因此液氨能很容易而且很快滲入棉纖維中，是棉纖維潔凈結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，它既不損傷纖維，又能很容易地出來。表一液氨和水的比較液氨水分子量1718密度（克/厘米3）0.68(34C)1.0沸點（°C）-33.4100冰點（°C）-77.70烝發(fā)熱（卡/克）327(34C)537粘度（厘泊）0.266(34C)1.002表面張力（10-5牛頓/米2）34.4(34C)72.8棉纖維經(jīng)過液氨處理后，瞬時即可滲入纖維內(nèi)部，從芯部開始膨脹，截面由扁平脹成圓形，腔徑變小，表面光滑，由于纖維結(jié)晶結(jié)構(gòu)的變化，內(nèi)應(yīng)力消除，不再扭曲，提升了拉伸強度和撕破強度，即使反復(fù)洗滌仍能保持良好手感。而水的現(xiàn)象就不同了，雖然也能滲入纖維使其膨脹，當(dāng)干燥后非常折縐形成了縮水液氨和絲光液氨整理最初是從取代紗線堿液絲光開始的，曾稱做液氨絲光，由于；由于兩者效果完全不同，后來就不再稱液氨絲光了，通稱液氨整理，主要有以下區(qū)別。液氨可以瞬時滲入棉纖維內(nèi)部，膨脹效果均勻，又極易清除，而堿液絲光恰恰相反；液氨整理非但不損傷纖維，相反可以改善其耐磨和撕破強度，而堿液絲光時棉纖維有損傷；液氨處理后上染率不如堿液絲光，光澤也不如堿絲光，但勻染性好，光澤柔和。堿液絲光上染率高，但勻染性差，光澤強；液氨整理的織物，經(jīng)多次洗滌變化很小。其尺寸穩(wěn)定性好，變色也少。總之，絲光和液氨整理正因為其處理后的效果不同，但其特性可以互補，可以改善其最終服用性能。表二液氨處理和堿液絲光前后的比匕較絲光前絲光后液氨處理斷裂強力（公斤/吋）16.015.916.7伸長（％）25.821.523.5撕破強力（克）470600635耐磨損（次）345365635防縐性（T+W）113138164光澤（JF法）1.321.61.413液氨整理的工藝和設(shè)備液氨整理是近代國際上集機械、化工、自控高科技于一體的綜合性工藝技術(shù)，其設(shè)備是專門用于液氨整理加工，主機包括進布、烘干、冷卻、液氨浸軋、反應(yīng)室、汽蒸室、中和水洗、烘干出布等裝置，設(shè)計制造中既要保證氨氣不外泄，又要利于氨的回收，既要保證織物充分浸漬，又要做到快速烘干除氨。由于液氨的侵蝕性和有害氣味，因此密封、儀表、安全報警系統(tǒng)十分重要。液氨整理設(shè)備要為工藝服務(wù)，工藝又要為最終產(chǎn)品服務(wù)。正因為上世紀(jì)九十年代樹脂整理新工藝在日本的發(fā)展，使液氨整理因工藝而重新引起重視，樹脂整理和液氨整理的結(jié)合，兩者功能的相輔相成，使純棉織物的穿著性能達到更完美的境界，實現(xiàn)了真正意義上的純棉織物抗縐免燙整理。液氨整理設(shè)備有連續(xù)性生產(chǎn)，如日本京都機械和山東鐵工所提供的，也有間隙性生產(chǎn)，如日本旭化成公司提供的，德國克朗韋弗公司也曾有介紹。連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備，進布錢要去除織物中的水分，經(jīng)過烘筒烘干，還要將織物吹風(fēng)冷卻，然后進入箱體內(nèi)液氨軋液槽浸漬液氨，軋液液面保證恒定，使液氨勻透并瞬時吸氨，使織物的棉纖維在短時間內(nèi)充分膨脹，在膨脹中控制其收縮張力，使織物保持徑向恒張力。進入反應(yīng)室內(nèi)上下導(dǎo)布輥使織物上的氨充分反應(yīng)同時織物上的氨可以蒸發(fā)出來，進入蒸箱的加熱烘筒可以進一步去除殘留在織物上的氨。為了防止氨氣外逸，進出布處都要有嚴(yán)格的密封措施，凡是有氨工作區(qū)域始終處于負(fù)壓狀態(tài)，使氨氣不外泄。間隙式液氨整理機系一臺密封的壓力罐，可承受壓力8巴，最大可承受16巴，有氣動式密封門和機械啟動裝置，罐內(nèi)有一對可以往復(fù)旋轉(zhuǎn)輥，當(dāng)織物進入罐內(nèi)上卷后，真空泵抽去罐內(nèi)空氣，布即浸漬液氨并往復(fù)在卷布軸上運轉(zhuǎn)，隨即汽蒸去除布上的氨，并將氨氣排出進行回收處理。每次生產(chǎn)量為400公斤干布料，運轉(zhuǎn)約3小時，處理完畢進入空氣后即可將布料拉出。（附圖）超級柔軟整理和氣相整理都是樹脂整理，和傳統(tǒng)的樹脂整理不同的是焙烘工藝在成衣后，故稱做后焙烘，而傳統(tǒng)樹脂整理焙烘工藝在成衣前，故稱做預(yù)焙烘。上述兩者在用料上又有不同，加工后焙烘工藝，最大特點是成衣后其褲線能長久保持，縫線處不會出現(xiàn)不平整現(xiàn)象。超級柔軟整理（S.S.P—SuperSoftProcess）1993年8月日本日清紡和鐘紡公司開發(fā)形態(tài)穩(wěn)定整理，主要特點是多項工藝互補以達到完美的穿著效果，前處理的絲光、液氨整理和樹脂整理三者不可缺少。絲光雖有提高光澤作用，但缺乏防縐和柔軟整理，樹脂整理雖可提高防縐防縮效果，都要損傷纖維又不夠柔軟，而只有液氨整理可同時賦予上述防縮、防縐、柔軟和不降低強力的多項效果。日清紡還強調(diào)樹脂整理配料上也有新發(fā)展，因此超級柔軟整理要掌握好樹脂整理的后焙烘，才能達到純棉免燙效果。氣相整理（V.P.—VapourProcess）氣相整理是日本東洋紡、富士紡、尤尼契卡多家公司，幾乎和日清紡的超級柔軟整理同時開發(fā)的形態(tài)穩(wěn)定整理工藝，也是縫制成衣后進行焙烘，和超級柔軟整理工藝不同的是直接以甲醛和二氧化硫氣體對棉織物進行改性加工。HO+CH0+SO—HOCHSOH2 2 2 2 3水甲醛二氧化硫羥甲基磺酸氣相法的反映取決于布上含有的水分、甲醛和二氧化硫三種材料，水作為溶劑，在三種成份呈氣化狀態(tài)下和棉纖維進行交聯(lián)，產(chǎn)生較強的亞甲基鍵，由于反應(yīng)強而完全，不上幾乎不全再殘留甲醛，這是它的優(yōu)點，但是甲醛又是環(huán)境的污染源，所以反應(yīng)應(yīng)控制要嚴(yán)。氣相法不同于一般的樹脂用料，原料價廉，效果好，成品手感柔軟，吸濕性好，而且耐久是其特點。此工藝用于襯衫成衣還是很合適的，目前國內(nèi)使用這種間隙式氣相整理工藝和設(shè)備還不多，一般是在服裝成衣工廠中生產(chǎn)，寧波雅戈爾日中紡織印染有限公司已正常投入使用。氨的回收液氨整理加工過程有廢氣排出，其組成有水蒸氣、空氣和氨氣，其中氨氣是有害氣體，影響健康污染環(huán)境，為此要減少排放，加強回收，一方面可降低成本，另一方面可保護環(huán)境。氨的回收有吸收法，把來自液氨整理機排出的氣體，通過管道輸送至回收裝置的洗滌塔（吸收塔），把混有空氣的氨氣在此塔內(nèi)用水吸收成氨水，此時空氣被清洗并排出塔外，然后通過蒸餾塔將氨和水分離，氨被蒸餾吸收制成濃氨水，濃氨水經(jīng)精餾即成濃氨氣，再將濃氨氣經(jīng)壓縮機加壓和冷凝冷卻成液氨，最后輸入貯存罐。在氨的回收裝置中，洗滌塔頂部有排氣口，要控制排放氣體中的含氨量，要低于環(huán)保要求。澄江紡機廠和南京化工大學(xué)協(xié)作創(chuàng)制的氨回收系統(tǒng)，是吸收和壓縮相結(jié)合的方法。當(dāng)年2000年1月由中國紡機器材協(xié)會組織的專家現(xiàn)場考察，一致認(rèn)為該氨回收循環(huán)系統(tǒng)是成功的，在整個回收系統(tǒng)是創(chuàng)造性地運用了低壓吸收、低壓精餾、低溫除水、壓縮冷凝的“三低一壓”技術(shù)，既簡化設(shè)備又節(jié)約能源，該法是在低溫低壓下操作運轉(zhuǎn)，安全系數(shù)大，還有利于減少維修力量。該回收系統(tǒng)如示意圖，主要有洗滌塔（吸收塔）、精餾塔、壓縮機、冷凝器、液氨貯存罐。（附圖）I也1■[i>=>廿液氨供給回收系統(tǒng)圖I也1■[i>=>廿液氨供給回收系統(tǒng)圖eNJ結(jié)語技術(shù)改造是企業(yè)發(fā)展最為關(guān)切的措施，液氨整理曾是一些印染企業(yè)關(guān)注的一個