第一节 退浆

为了降低织造过程中经纱的断头率，一般经纱都需要上浆。在织造前对经纱进行上浆处理后，在纱线表面形成一层牢固的浆膜，使纱线变得紧密光滑，提高了经纱的断裂强度和耐磨性。上浆对织造是有利的，但是给染整加工带来了麻烦，纱线表面的浆膜会阻碍染化料向纤维内部渗透，而且还会沾污染整工作液，所以退去坯布经纱上的浆料是染整前处理加工中的主要任务之一。

经纱上浆常用的浆料可分为天然浆料、变性浆料和合成浆料三类。天然浆料主要有各种淀粉（如小麦、玉米、甘薯、马铃薯、木薯、橡子等），海藻类（如褐藻酸钠、红藻胶等），其他植物种子（如田仁粉、槐豆粉等）。变性浆料主要有糊精、可溶性淀粉、氧化淀粉、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素（CMC）等。合成浆料主要有聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸类（PA）等。

织物上的浆料与织物品种有关，目前纯棉织物和再生纤维素纤维织物一般采用淀粉和变性淀粉浆料，或淀粉、变性淀粉浆料—合成浆料混合浆；涤棉混纺织物常用聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸类（PA）等合成浆料，或淀粉、变性淀粉浆料—合成浆料混合浆。上浆率的高低视织物品种、织机种类、上浆工艺不同而异，一般上浆率为4%～15%。纱线细、密度大的织物，经纱上浆率应高些，如府绸类可高达8%～14%。经过并捻的纱线可以不上浆或上1%～3%的轻浆。

退浆率表示织物上浆料去除的程度，是评价退浆效果的主要指标，其计算公式为：

淀粉浆退浆率的测定有重量法、水解法、高氯酸法。在实际生产中往往评级的方法对棉织物的退浆效果进行评定，评级法是根据织物所含的淀粉量不同而对碘液所呈现的颜色深浅不同进行的评价。此法方便快捷，使用广泛。

一、常用浆料及性能

（一）淀粉与变性淀粉

淀粉（Starch）是一种多糖类天然高分子化合物，其分子式为：（C₆H₁₀O₅）_n。淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成。淀粉中直链淀粉和支链淀粉的比例取决于淀粉的来源，一般是含有75%～85%的支链淀粉和15%～25%的直链淀粉。

直链淀粉是由α-葡萄糖通过1，4-苷键连接而成的直链状化合物，平均聚合度较低，在250～4000之间，其结构式如图2-1所示。支链淀粉的分子结构中除了1，4-苷键外，还有少量1，3-苷键和1，6-苷键，平均聚合度较高，在600～6000之间，其结构式如图2-2所示。

图2-1 直链淀粉结构式

图2-2 支链淀粉结构式

直链淀粉微溶于水，支链淀粉则难溶于水。淀粉在热水中能发生溶胀，直链淀粉溶液黏度较小，支链淀粉溶液黏度较大。淀粉与碘作用生成淀粉—碘复合物，其中直链淀粉遇碘呈深蓝色，支链淀粉遇碘呈紫红色。

淀粉对碱较稳定，在室温及低温下，淀粉在烧碱溶液中可发生溶胀。在高温及有氧存在时，碱也能使淀粉分子链中的苷键断裂，聚合度降低，黏度下降。淀粉对酸不稳定，在酸性溶液中苷键发生水解，形成相对分子质量较小、黏度较低和溶解度较高的可溶性淀粉、糊精等中间产物，最后水解成葡萄糖。淀粉会被氧化剂氧化分解，相对分子质量降低。淀粉酶对淀粉水解起催化作用。

淀粉对亲水性的天然纤维具有良好的黏附性和成膜能力，但缺点是浆液黏度高、稳定性较差，形成的浆膜脆硬，耐磨性较差，且对疏水性的合成纤维黏附性差，为了克服这些缺点，改善浆膜性能和对疏水性纤维的黏附性，提高浆液的稳定性，通过物理、化学等多种方法对淀粉进行变性处理后得到的产品统称为变性淀粉。变性淀粉目前已成为棉和涤/棉织物上浆的主要浆料之一。

变性淀粉可以分为降解淀粉、淀粉的衍生物和接枝淀粉。降解淀粉主要是用化学、物理的方法将淀粉大分子降解，以达到提高浆料浓度、降低浆液黏度、增加浆液流动性的目的。降解淀粉主要有酸解淀粉、氧化淀粉和糊精等。淀粉的衍生物主要是通过酯化、醚化、交联等反应，在淀粉大分子结构的羟基上引入一个基团或低分子物，主要品种有交联淀粉、醚化淀粉、酯化淀粉等。接枝淀粉是在淀粉大分子链中引入一个有一定聚合度的高分子化合物的接枝侧链，使其既有淀粉又有合成浆料的特性，而被用于涤棉混纺纱的上浆。

（二）聚乙烯醇

聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol）浆料简称PVA，其结构式为：

PVA是一种典型的水溶性合成高分子物，对合成纤维有优良的黏附性能，是棉与合成纤维混纺纱的主体浆料之一。聚乙烯醇是一种难以被生物降解的合成浆料，长期在环境中积累会造成生态问题，自20世纪末以来，已被一些国家禁止使用。

聚乙烯醇通常是用聚醋酸乙烯酯在甲醇溶液中加入氢氧化钠，使酯键发生醇解而制得的，其反应如下：

聚醋酸乙烯酯被醇解的百分率称为醇解度，是决定PVA浆料主要性能的重要指标。

聚乙烯醇对酸碱的作用比较稳定，但能被氧化剂氧化而降解，形成黏度较低、相对分子质量较小的产物，经剧烈氧化后的产物是二氧化碳和水。

热碱液能使PVA浆膜发生膨化，但不能使PVA大分子发生降解，低黏度的PVA用含有碱和表面活性剂的水溶液润湿，然后经堆置或汽蒸，使PVA浆膜膨化和软化，最后用大量热水冲洗，即能达到退浆的目的。而对黏度高的PVA，这种退浆方法的效果较差。更有效的方法是采用氧化剂退浆，目前生产中常采用的氧化剂有双氧水和亚溴酸钠。

（三）聚丙烯酸类浆料

聚丙烯酸类浆料（Polycrylic Acid）简称PA，该类浆料是丙烯酸类单体的均聚物、共聚物或共混物的总称。按照侧链的官能团不同，可将聚丙烯酸类浆料分成三大类：聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺及聚丙烯酸盐浆料。

聚丙烯酸酯是以聚丙烯酸乙酯（或丁酯）、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸铵盐为主要单体聚合而成的共聚物，已作为主体浆料在喷水织机机织物的化纤长丝上使用；聚丙烯酰胺及聚丙烯酸盐浆料对亲水性纤维的黏附力较高，成膜性能较好，因此，常作为棉、黏胶纤维、苎麻、涤/棉等织物经纱上浆的辅助浆料。

聚丙烯酸类浆料的组分具有多样性，其性能变化也比较复杂。但总的来说，这类浆料属于热塑性高分子化合物，相对分子质量及侧链上所含官能团的结构，决定着它们的主要理化性能。这类浆料在水中具有一定的溶解度，对酸较稳定，对碱不稳定。

（四）羧甲基纤维素

羧甲基纤维素（CMC）是一种水溶性阴离子型线型高分子化合物，是纤维素和一氯醋酸在烧碱存在下经醚化反应而得的纤维素的衍生物。其结构式如下：

低黏度的CMC能溶于水，并形成透明的黏糊状，呈中性或微碱性。热碱能使CMC膨化，氧化剂能使CMC降解。因此，CMC可采用热水退浆、碱退浆和氧化剂退浆。CMC具有良好的混溶性，增稠效果好，常与淀粉等其他浆料混合使用，较少单独使用。

二、碱退浆

碱退浆是国内印染企业使用较为普遍的一种退浆方法，适用性较广，可用于各种天然浆料和合成浆料。碱退浆成本较低，通常印染厂碱退浆使用的是丝光的废碱液，但是碱退浆的退浆率不高，为50%～70%，余下的浆料要在精练过程中进一步去除。

（一）碱退浆的作用原理

碱对大多数浆料都具有退浆作用，不论是天然浆料，还是合成浆料，在热碱溶液中都会发生溶胀，从凝胶状态变为溶胶状态，与纤维的黏着变松，再通过机械作用，便比较容易使浆料从织物上脱落下来。某些含有羧基的变性淀粉、羧甲基纤维素以及聚丙烯酸类等浆料在热的稀碱液中会生成水溶性较高的钠盐而使溶解度增大，经水洗便可获得较好的退浆效果。但是碱对大多数浆料没有化学降解作用，在退浆过程中脱落下来的在水洗槽中的浆料有可能重新黏附到织物上去，从而影响退浆效果。因此，碱退浆后的水洗是至关重要的。除了应选用高效率的水洗设备外，在实际生产中还需及时更换水洗槽中的洗液，使洗涤过程始终保持较高的浓度差进行充分水洗，才能获得较好的退浆效果。

热碱液除了有退浆作用外，对棉纤维上的天然杂质也有分解和去除作用，因而有减轻精练负担的效果。

（二）碱退浆工艺

棉织物碱退浆可以采用绳状或平幅加工。绳状加工时车速快，生产效率高，适用于一般棉织物的加工。但绳状加工易造成织物褶皱，不宜加工重浆厚重织物，尤其是不能用于涤棉混纺织物的加工。平幅加工时轧碱均匀，布面平整，适用于各类棉织物以及涤棉混纺织物的加工。织物先在烧毛机的灭火槽中轧碱后，进入汽蒸箱中汽蒸或打卷堆置，然后进行充分的水洗。

常用平幅加工的碱退浆工艺如下：

①工艺流程。

轧碱→堆置或汽蒸→热水洗→冷水洗

②工艺处方与工艺条件。碱退浆工艺处方与工艺条件如表2-1所示。

表2-1 碱退浆工艺处方与工艺条件

三、酶退浆

酶是一类由生物体分泌出来的具有高效、高度专一催化作用的蛋白质。酶的种类繁多，分类也有多种方法。根据酶的来源不同可分为动物酶、植物酶和微生物酶。按其催化作用的性质分为氧化还原酶、水解酶、裂解酶、转移酶等。对淀粉水解具有催化作用的酶，称为淀粉酶，主要用于淀粉和变性淀粉上浆织物的退浆。用淀粉酶退浆，退浆率高，且不损伤纤维，淀粉水解反应过程中也不产生有毒物质，对环境保护有利。

（一）淀粉酶的特性及退浆原理

酶对被催化的化学反应有严格的选择性，一种酶只能催化一种或某一类化学反应，而对其他的化学反应则没有催化作用。淀粉酶用于淀粉和变性淀粉上浆的织物退浆，对其他天然浆料和合成浆料没有退浆作用。淀粉酶主要有两种类型：α-淀粉酶和β-淀粉酶。在实际生产中，应用于退浆的淀粉酶主要是α-淀粉酶，并以BF-7658淀粉酶和胰酶应用最广。胰酶取自动物的胰腺，BF-7658淀粉酶是从枯草杆菌中分泌出来的细菌酶。淀粉酶用于对淀粉退浆的机理并不复杂，主要是淀粉大分子中的α-苷键在淀粉酶的催化作用下发生水解断裂，生成相对分子质量较小、黏度较低、溶解度较高的一些低分子化合物，然后经水洗除去水解产物，从而达到退浆的目的。

由淀粉变成葡萄糖，往往需要高温、高压、强酸或强碱等条件，经过复杂的反应才能完成，但在淀粉酶的催化作用下，改变了淀粉水解的反应历程，降低了反应的活化能，淀粉水解可在常温、常压、温和的酸碱条件下进行，如果条件过分剧烈，反而引起酶的变性，导致酶催化功能的丧失。

酶的催化能力要比无机催化剂强得多，一般工业用酶制剂（大多数含有杂质和填料）的催化反应效率比无机催化剂高10⁵～10⁷倍。酶的催化能力通常用酶的活力（或转化率）来表示。所谓活力是用1g酶粉或1mL酶液在特定条件（60℃，pH为6.0，1h）下水解淀粉的克数来表示。如BF-7658淀粉酶的活力为2000，即1g淀粉酶在上述条件下可以水解2000g淀粉。

（二）淀粉酶退浆工艺

根据设备、织物以及酶的品种不同，淀粉酶退浆工艺有浸轧法、浸渍法和卷染法等，现以浸轧法为例说明如下：

①工艺流程。

浸轧热水→浸轧酶液→堆置或汽蒸→水洗

浸轧热水可以加快浆膜溶胀，促使酶液较好地渗透到浆膜中去。也可采用预水洗的方法，即先将烧毛后的织物在80～95℃的热水中水洗，经过预水洗的织物要挤去水分，以免在浸轧酶液时影响酶液的浓度。浸轧酶液时，织物的轧液率控制在100%左右，在酶液中加入适量的氯化钙可起一定的活化作用。淀粉酶对织物上淀粉的完全分解需要一定的时间，保温堆置可以使酶对淀粉进行充分的水解，使浆料易于去除。保温的温度与时间，要根据酶的性质和设备条件进行设定。对于高温酶，则可以采用连续化轧蒸工艺。浆料水解后，需要经过热水水洗才能从织物上去除，可以在热水中加入洗涤剂或烧碱提高洗涤效果。

②工艺处方。

BF-7658淀粉酶　　　　 1～2g/L

食盐　　　　　　　　　2～5g/L

渗透剂　　　　　　　　0～2g/L

③工艺条件见表2-2。

表2-2 淀粉酶退浆工艺条件

（三）影响淀粉酶催化作用的因素

1.温度

温度对酶的催化作用产生两个方面的影响：温度可以改变酶催化反应的速率，也会导致酶蛋白变性失效。因此酶退浆时应从这两个方面来确定退浆温度，包括酶液温度和堆置保温时的温度。在不同的温度下，酶的活性是不同的，只有保持在酶的最大活性和活性稳定性的温度范围内进行退浆，才能达到快速、高效的退浆效果。

图2-3 细菌淀粉酶的活性与温度的关系

从图2-3中可以看出，普通型的细菌淀粉酶在温度为40～75℃之间活性较高，因此，一般情况下，酶退浆时的酶液温度应选60～70℃，堆置保温的温度根据处理时间和设备的不同可以有所不同，但也不要超过85℃。目前也有一些热稳定性好的α-淀粉酶，在80℃以上可以达到非常高的活力水平，这种酶用于轧蒸退浆工艺，可使酶退浆工艺连续化。

2. pH

酸、碱可以影响酶的催化活性和稳定性，pH对酶催化反应的影响很大，不同pH下测得的酶的活性及稳定性是不同的。酶都有一定的酸碱稳定性范围，超过这个范围，酶就会变性失效。图2-4表示了pH对淀粉酶的活性和稳定性的影响。

图2-4 pH对细菌淀粉酶的活性和稳定性的影响

从图2-4可以看出，当pH为6时，细菌淀粉酶的活性最高，当pH为6～9.5时，细菌淀粉酶的稳定性最好。酶具有最大活性与最大稳定性所需的pH是不同的，但选择适当可兼顾酶的活性与酶的稳定性。

3.活化剂与抑制剂

淀粉酶对淀粉的催化作用常受到一些化学剂的影响而变得活泼或迟钝，这种现象叫活化或抑制，这些化学剂称为活化剂或抑制剂。例如：Ca²⁺对细菌淀粉酶和胰酶有活化作用，所以加入氯化钙可以提高酶的活性。其他一些金属离子如Mg²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺等也可提高α-淀粉酶的活性。而另外一些重金属离子如Cu²⁺、Fe²⁺则对α-淀粉酶有阻化作用，使酶的活性减弱，甚至完全丧失。离子型表面活性剂对α-淀粉酶的活性有抑制作用，因此在酶退浆时要用非离子型的表面活性剂作渗透剂或润湿剂。

四、酸退浆

稀硫酸在适当条件下能使淀粉等浆料发生一定程度的水解，转化为水溶性较高的产物，易从织物上洗去而获得退浆效果。酸退浆时，必须严格控制工艺条件，如酸的浓度、酸液温度等，堆置时防止风干，否则将严重损伤纤维。酸退浆一般不单独使用，常与碱退浆或酶退浆联合进行，以提高退浆效率，这种联合退浆的方法分别称为碱—酸退浆、酶—酸退浆。退浆工艺是织物先经碱或酶退浆，并充分水洗及脱水后，再经酸退浆、水洗，具体工艺如下：

①工艺流程。

碱退浆（或酶退浆）→水洗→脱水→酸退浆→堆置→水洗

②工艺处方与条件。

碱退浆（或酶退浆）工艺处方与条件同前。

酸退浆：

稀硫酸　　　　　　　　　3～5g/L

轧酸温度　　　　　　　　30℃

堆置时间　　　　　　　　30～60min

五、氧化剂退浆

氧化剂退浆是利用氧化剂使浆料氧化降解，水溶性增大，经水洗容易被去除，从而达到退浆的目的。氧化剂退浆可用于任何天然浆料和合成浆料，适用性广。氧化剂退浆迅速，并兼有部分漂白作用，退浆率比碱退浆高，一般可达到90%～98%，但氧化剂在退浆的同时，对纤维素有一定的损伤。工业上常用的氧化剂有过氧化氢、过硫酸盐（过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾）和亚溴酸钠等。

（一）过氧化氢退浆

过氧化氢不仅对聚乙烯醇（PVA）有着独特的退浆效果，而且对淀粉也有良好的作用，故也适用于以PVA为主的混合浆。退浆多在碱性条件下进行，过氧化氢多数以过氧氢阴离子（HO^-₂）形式存在，在碱性条件下不稳定，因此在过氧化氢退浆时应加入稳定剂，如硅酸钠、有机螯合剂等。过氧化氢退浆可采用一浴法或二浴法。

1.一浴法退浆工艺

①工艺流程。

浸轧退浆液→汽蒸→热水洗→冷水洗

②工艺处方与工艺条件。过氧化氢一浴法退浆工艺处方与工艺条件见表2-3。

表2-3 过氧化氢一浴法退浆工艺处方与工艺条件

2.二浴法退浆工艺

①工艺流程。

浸轧过氧化氢液→浸轧碱液→热水洗→冷水洗

②工艺处方与工艺条件。过氧化氢二浴法退浆工艺处方与工艺条件见表2-4。

表2-4 过氧化氢二浴法退浆工艺处方与工艺条件

（二）亚溴酸钠退浆

亚溴酸钠的退浆原理是使浆料氧化降解，通过水洗而去除。它的优点是作用快速，退浆率较高，对浆料适用范围广，但如果退浆工艺控制不当，则会引起纤维的损伤。

亚溴酸钠的退浆工艺如下：

①工艺流程。

浸轧退浆液→堆置→碱洗→热水洗→冷水洗

②工艺处方与工艺条件。亚溴酸钠的退浆工艺处方与工艺条件见表2-5。

表2-5 亚溴酸钠的退浆工艺处方与工艺条件