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纯竹浆纤维面料的染整加工

2021-05-31王光东 陈鹏志 王 凯 于艳松 王大为 胡青青
 

纯竹浆纤维面料的染整加工

辽宁华福实业股份有限公司  王光东  陈鹏志     于艳松   王大为

江苏金太阳纺织科技股份有限公司  胡青青

摘要:通过对竹浆纤维材质进行分析,设计并比较了不同加工流程和工艺参数对整理效果的影响。在退浆工序中,对比了“低碱退浆热洗”与“酶退浆卷缸轻漂”工艺的整理效果,前者退浆效率高但效果略差,后者反之;面料染前需拉幅,以避免由于纤维吸湿溶胀率过大而造成染色时无法展开折皱的现象,建议下机幅宽为面料湿态下幅宽;染色后水洗时易起折皱,可在第一轧车前加装弯辊;对比了非树脂整理工艺与树脂整理工艺的差异,发现后者整理效果明显优于前者;预缩工序中,预缩给湿量是影响面料质量的重要因素之一。

关键词:染整;退浆;染色;柔软;竹浆纤维

O前言

竹浆纤维是一种将竹片做成浆,再将竹浆制成浆粕后经湿法纺丝制成的纤维,制作加工过程与粘胶相似。竹浆纤维具有吸放湿性好、悬垂性佳、手感柔软,服用凉爽舒适的特点,并具有一定的天然抑菌性,被称为会呼吸的纤维。从微观上看,竹浆纤维截面存在缝隙和孔洞,这种结构形态使纤维有较大的吸湿性,纤维溶胀率较大,有较大的缩水率;另外,由于纤维表面光滑,纤维间作用力较小,柔软整理后纤维端在外力作用下容易被拉出,纠缠在一起形成小球;其聚合度较低,微观下表面存在深浅不一的沟槽,强力差。本试验通过比较不同工序对竹浆纤维缩水率、起毛起球、强力、手感等因素的影响,优化整理工艺,改善竹浆纤维制成率不高的问题,并增加企业对生产工艺的选择性。

1材料和性能测试

1.1织物、试剂及仪器

织物竹浆纤维9.84 tex×9.84 tex,787.4根/10 cm×314.96根/10 cm,3/1斜纹 

试剂KNITTEX 7636树脂、EC型活性染料(亨斯迈公司),柔软剂TS-9690-7、抗滑移剂FW (烟台源明化工有限公司)尿素中和酸

仪器Wascator FOM71 CLS欧洲标准缩水率实验机YC(B) 401E型马丁代尔耐磨仪YGB 033B 强力机150 C0065克重仪

1.2测试方法

缩水率按照GB/T 8629-2017《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》测定,用A型标准洗衣机洗涤程序4N方法进行洗涤。

起毛起球按照GB/T 4802.2-2008《纺织品织物起球试验马丁代尔法》测定。

断裂强力按照GB/T 3923.1-2013《纺织品织物拉伸性能第1部分断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》测定。

面密度按照GB/T 4669-2008《纺织品机织物单位长度质量和单位面积质量的测定》。

1.3成品要求

外观手感柔软滑爽,布面光洁,成品幅宽295 cm。

性能指标甲醛质量分数≤20 mg/kg,缩水率-5%+2%,强力≥220 N,抗起毛起球≥3~4级。

2生产工艺

工艺流程一翻布缝头烧毛低碱退浆堆置(3540℃,20 h) 热洗(车速50 m/min) 筒烘干染前拉幅染色水洗定形柔软预缩

工艺流程二翻布缝头烧毛酶退浆堆置( 35-40℃,46 h)卷缸轻漂定形烘干水洗定形柔软预缩

2.1烧毛

一正一反,两道火口,车速110 m/min。

2.2低碱退浆热洗染前拉幅

2.2.1低碱退浆

退浆液处方

NaOH/ g.L-1             10

H2O2/ g.L-1             10

络合剂/g.L-1            l

稳定剂/g.L-1                2

渗透剂/ g.L-1              4   

2.2.2热洗


             表1  前处理半制品热水洗工艺

第一格

水槽

第二格

水槽

第三格

水槽

第四格

水槽

第五格

水槽

水槽

40-50

≥90℃

≥90℃

≥90℃

≥90℃

50-60

2.2.3染前拉幅

布铗定形机,烘干温度140℃,落布干透即可,下机幅宽305 cm。

2.3酶退浆卷缸轻漂定形烘干

2.3.1酶退浆

酶退浆处方(配制2 000 L工作液) 

/ g.L-1                4

渗透剂g.L-1            3

络合剂/g.L-1           1

2.3.2卷缸轻漂流程

进布(水温≤40℃) →转动23道,至布面平整无折皱洗酶(水温98℃,3 h)换水氧漂(水温98 0C,2 h)换水热洗(水温98℃)换水(60℃) →出缸

氧漂工作液处方

渗透剂/ g.L-1               2

络合剂/ g.L-1               1

稳定剂/g.L-1                 4

H202/g.L-1                 3

2.3.3定形烘干

布铗定形机,烘干温度140℃,落布干透即可, 下机幅宽305 cm。

2.4染色及水洗

染色处方(绿色) 

EC-RC黄/ g.L-1              21

EC-GN翠蓝/ g.L-1                0.3

EC-R蓝/g.L-1               0.9

纯碱/g.L-1                20

轧焙法染色流程轧染液(轧液率70%)(110℃,1min)焙烘(160℃,2min)冷水冲热水洗(90℃以上,3 min) →冷水冲洗干。

2.5定形柔软

2.5.1非树脂整理处方

TS-9690-7V/ g.L-1           10

抗滑移剂FW/ g.L-1             5

中和酸/g.L-1                    4

定形机温度140℃,下机干透即可,下机测缩水率。

2.5.2树脂整理

采用定形烘干、焙烘一步法完成。

处方

KNITTEX7636树脂/g.L-1             50

TS-9690-7/g.L-1            10

尿素/g.L-1               10

定形机8节烘房,温度设置依次为:130℃、150℃、170℃、170 ℃、180℃、180℃、180℃、180℃。

定形车速30 m/min,下机测缩水率。

2.6预缩

根据定形柔软下机面料缩水率结果,调节预缩距、给湿等工艺参数,使缩水率合格。

3 结果与讨论

3.1材质分析

竹浆纤维作为化学纤维,为了在生产过程中适立纺丝生产条件,黏度不宜过大,聚合度常控制在100~350。一般情况下,聚合度低时,纤维强度较,湿强度也较低,脆性较明显。图1为竹浆纤维向和横向截面。  


                       图1竹浆纤维纵向和横向截面

由图1知,竹浆纤维的纵向存在深浅不一的沟,这些沟槽有的浅浮在表面,造成凹凸不平的外观,有的深陷其内部,造成一根纤维上有较大裂缝,些较大的裂缝不仅形成纤维外观风格上的特征,会影响到竹浆纤维的拉伸强力性能。

竹浆纤维横向截面存在较多的孔隙和明显的裂缝,水分子进入非结晶区,减小了大分子之间的互作用,大大降低了竹浆纤维的湿态强度,增大了湿态断裂伸长。

3.2烧毛

纯竹浆纤维的整齐度比较好,长毛羽相对较少,为使其起毛起球能达到3-4级及以上,对其进行一正一反烧毛,使布面更加光洁。

3.3低碱退浆与酶退浆的比较

竹浆纤维为再生纤维素纤维,其纺织过程中所上浆料主要为淀粉浆,并混合少量PVA(聚乙烯醇)。

(1)低碱退浆机理:淀粉本身对碱稳定,但淀粉及PVA在烧碱作用下会发生剧烈的膨化,浆料与纤维的黏着变松,由凝胶状态变为溶胶状态,再经机械作用,就较容易从织物上脱落下来。

(2)酶退浆机理:酶是某些动、植物或微生物所分泌出来的一种蛋白质,对某些物质的分解有特定的催化作用,酶退浆法属于生物化学法。在退除混合浆时,淀粉酶从化学浆的空隙中进入内部与淀粉作用,当淀粉水解后,外层的化学浆破裂变形而从织物上被洗落下来。对于纯化学浆织物来说,酶无退浆作用。

3.4碱退浆后热洗与酶退后卷缸轻漂的比较

对比不同前处理工艺下,面料关键指标的差别,测试结果见表2。


          表2不同前处理工艺下的面料半制品指标

退浆流程

幅宽/cm

毛效/cm/30min

平均强力/N

面密度/g.m2

退浆率/

经向

纬向

流程一

烘干布:288

8

652

276

126

6

流程二

出卷缸湿布:303

形烘干布:305

9

634

280

120

7

(1)低碱退浆热洗:由于碱使淀粉浆及少量PVA浆料膨化后,与纤维的黏着性变差,只需再经长车热洗,使附着在纤维表面的膨化浆料脱落即可达到退浆目的

(2)酶退卷缸轻漂:由于竹浆粘胶纤维属于化学方法织造而成的再生纤维素纤维,纤维和面料上的共生杂质比较少,主要是纺丝油剂、小分子浆料及粘胶纤维上微量的含硫物质(如单质硫),这些杂质无法通过酶进行去除。另外,纤维上仍会附着少数PVA浆料,因此需要进行轻漂,使布面干净、整洁。

(3)退浆后指标差异

湿态幅宽差异:卷缸出布后,纱线被水充分浸湿,由于竹浆纤维的性质与粘胶纤维相同,结晶度仅为30%40%,纤维吸湿后削弱了无定形区分子之间的相互联系,使无定形区大分子链段运动范围增大,因此,在无张力下,织物湿态时的幅宽较干态时有所增大,长度也有所增加。

柔软度差异:酶退卷缸轻漂织物的柔软度好于低碱退浆热水洗。主要原因可能为低碱退浆后,在35~40℃进行堆置,纤维素纤维与烧碱反应形成碱纤维素Ⅱ,该反应是放热反应,温度的降低有助于反应的进行,最终导致手感发糙;且碱退浆使纤维膨化更厉害,进而门幅收缩也较厉害。而酶退卷缸轻漂,轻漂助剂自带碱剂,由于在卷缸中温度较高,不利于碱纤维素Ⅱ的形成,却更有利于退浆,因此手感柔软,退浆率更高。

3.5染色

3.5.1染前拉幅工序的必须性

竹浆纤维干、湿态幅宽差异较大,在染色工序浸渍染料时,纤维剧烈溶胀,幅宽增大,但由于纤维与染色机台各导布辊、轧车等摩擦力的作用,尤其在湿态下水分子对面料与辊之间作用力增强,使纤维无法向幅宽方向延伸,在各辊上形成了经向折印。另外,面料折印处和无折印处在各辊之间的挤压不同使带液量不同,最终产生染色白印或浅印。一般在进轧车前有一弯辊,但弯辊对面料的展开作用根据弯辊弧度与弯辊转动摩擦力的不同,对面料折皱的展开度也不同。由于竹浆纤维干湿态变化纬向伸长较大,超出单弯辊的展开能力,因此无法使竹浆纤维完全展平,但可通过定形机纬向拉伸至湿态下幅宽,使纤维在浸湿溶胀后幅宽无过大的变化,防止形成折印。

3.5.2染色

竹浆纤维属于纤维素纤维,可使用活性染料进行染色。根据实际生产机台的性能,可选择不同染色方式,如卷缸染色、冷染、长车轧染等。但由于面料为再生纤维素纤维,较柔软,染色过程中需要控制机台张力一致。卷染机在转动过程中张力架一直在伸缩调整,易出现布面松紧不一现象,造成带液量不同,且此过程时间较长,一些敏感色极易造成布面深浅宽条色花。另外,由于头尾温度、染液挤压等与中间区域不同,极易出现头尾与中间区域色差。上述问题在采用冷染机时相对好些,左右带液率若出现差异,仍会造成不同程度的左中右色差;染前拉幅要求整齐,将面料卷到卷轴上一般不超过2 000米。长车轧染,前两节烘房温度不宜过高,般设置在110℃左右。为避免染料泳移,一般可通过红外线预烘、施加防泳移剂等方法解决。烘房里的循环风要均匀,风量不宜过大,避免由于局域过干使面料干湿程度不同,造成纬向收缩不同或干湿态转换过快造成幅宽剧烈收缩,形成烘房折印。

3.6水洗

由于面料在于湿态下幅宽相差较大,弯辊展开折皱能力有限,如直接洗水可能会产生折皱,经轧车轧压后,不仅造成色条,还会形成永久性面料折印。染色后,水洗工序可在第一格洗水槽进轧车前加装1个弯辊,使面料进第一个轧车前有两个弯辊,布面折皱可充分被展开,甚至根据实际弯辊展开能力及面料幅宽等具体情况选用适合数量的弯辊,使面料进轧车前布面折皱完全展开。

3.7定形柔软

3.7.1定形下机结果

非树脂整理工艺,柔软下机测得织物缩水率为17%~18%,起毛起球3~4级。

树脂整理工艺,柔软下机测得织物缩水率为7%~8%,起毛起球4级。

3.7.2非树脂整理配方的筛选

竹浆纤维柔软整理后会出现起球现象,其原因可能是织物受到外力摩擦时,其表面虽然存在沟槽,但纤维表面光洁,纤维间作用力较小,加之柔软整理后纤维之间的抱合力大大减弱,当摩擦力大于纤维之间强力时,纤维在外力作用下易出现滑动, 纤维末端易被拉出形成绒毛,这些绒毛被拉出一定长度后,就会相互搓揉缠绕成一个个小球。

减少柔软剂用量可保证起毛起球指标,但柔软剂用量过低会导致手感较差,即使经过预缩工序, 手感仍一般。而使用抗起毛起球剂FW可保证织物的起毛起球性达到3~4级,但抗起毛起球剂一般会使手感变差,因此需要在柔软剂用量与FW用量之间找到较好平衡,既达到手感要求,又满足起毛起球要求。

竹浆纤维微观结构包括:单分子、基原纤、微原纤、原纤、巨原纤、纤维。在每根纤维中,存在着许多级结合体的结构,其中的结晶区和非结晶区不仅大小不同,排列方向也不尽相同。此外,竹浆纤维存在着许多不同尺寸的缝隙和孔洞。这种结构形态使纤维有较大的吸湿性,纤维溶胀率较大,有较大的缩水率。从定形下机结果可知,竹浆纤维面料经向缩水率很大,因此定形加工时在保证质量情况下应尽量加大超喂,如使用针板定形机可改善整理效果,减轻后续预缩工序压力。面料经预缩机处理能减小其在加工过程中受拉伸等作用产生的内应力,使面料手感变软,但该处理会影响起毛起球性, 因此在整理时要考虑预缩工序带来的负面影响。

采用布铗定形机整理,柔软整理后对面料进行缩水处理时应注意,竹浆纤维面料的缩水率在17%18%,所以,预缩需要缩13%以上方可保证缩水率在5%以内。

3.7.3树脂整理配方的筛选

由于面料较薄,为了节约成本、增加效率,可采用一步法树脂整理工艺,即浸轧树脂烘干焙烘,在定形机上一次完成。

(1)布面pH值的控制

亨斯迈KNITTEX7636树脂(以改性二羟甲基二羟基乙烯脲为基础,自带催化剂),在布面pH值呈碱性条件下,其催化活性小或无催化活性,从而降低或无交联反应,导致面料上的甲醛释放量也随之增多:在布面为酸性条件下,其催化能力大幅提高,可加快交联反应;但酸性过大,催化效率过强, 对纤维断裂强力损伤较大,导致严重的强力损失。当pH值大于6.5时,树脂与织物交联不充分。因此,要严格控制布面pH值在5.56.5。

(2)柔软剂与树脂用量的匹配

柔软剂可根据需要选择硅氧烷类或表面活性剂类。聚硅氧烷类柔软剂主链十分柔顺,可以降低纤维间的静、动摩擦因数,表现为纤维滑爽;表面活性剂类柔软剂可降低面料表面张力,使纤维变得容易扩张,手感蓬松、丰满,相对手感滑度不如聚硅氧烷类柔软剂。由于面料为斜纹,相对缎纹滑度较低,为了增加布面的滑爽感,使用聚硅氧烷类柔软剂进行整理。

经过树脂整理的织物虽然具有较高的弹性,但由于纤维弹性模量和刚性的增加,使之比未处理纤维更加不易变形,表现为手感挺括。整理过程中纤维强力会受损,由于树脂在纤维中发生沉淀现象, 限制了分子链的自由活动特性,增加了纱线的摩擦阻力,纱线的刚性增加,自由活动能力减小,断裂强度相应下降。因此,需要选择合适的树脂用量及工艺条件,既保证纤维强力要求,又提高其起毛起球、缩水等指标。柔软剂的选择与树脂用量需要根据实际情况进行调整,以达到各项指标与柔软度的平衡。

采用一步法树脂整理不可避免地会造成表面树脂现象。这是由于树脂初缩体对纤维亲和力较小,易随水分迁移向受热面,即产生泳移现象而积聚,此时也可能发生部分过早缩聚,使较多整理剂停留在织物表面或纱线和纤维的间隙内所致。但作为实际生产,一步法可提高生产效率,减少工序。

表面树脂的形成主要是由于树脂发生了较多的自交联,而KNITTEX7636结构中可能也含有N-羟甲基化合物,其自交联会产生游离甲醛。为了降低布面甲醛含量,可加入尿素来吸收甲醛。

3.8预缩工序

(1)预缩下机结果对比

采用非树脂整理和树脂整理工艺对面料进行整理,最后再进行预缩,测试预缩下机后的面料指标,结果见表3。        

3不同后整理工艺对面料指标的影响

工   艺

缩水率/%

 

起毛起球/级

 

强力/N

面密度

/g. m-2

门幅/cm

经向

纬向

经向

纬向

非树脂整理

-6.8

-0.9

3-4

663

253

126

297

树脂整理

-4.1

-0.3

4

535

223

128

297

(2)预缩机给湿量

如不开给湿系统,面料经向更容易缩水,且由于缩率过大,可能会产生鱼鳞印;如给湿系统开得过大,受机台张力的影响,经向易被拉伸,大大影响经向缩率,因此需要根据实际情况调整给湿系统的给湿量。

(3)给湿系统的均匀性

如果给湿不均匀,易造成给湿大的部位产生预缩折印。使用给湿系统前要对其喷头进行清理,并使用引布慢行,观察引布布面给湿的均匀性,并作出相应调整。

(4)非树脂整理工艺由于预缩前缩水率太大, 想要达到指定缩水率要求很困难,且制成率将可能会低于90%。而树脂整理后的面料缩水率可达到7%-8%,预缩工序只需要缩3%以上即可达到指标要求。由于预缩仅需较少的缩率,因此其更容易控制鱼鳞印、预缩折皱等。在制成率方面,由于其在加工过程中必然会伸长,但考虑到生产过程中需要做指标等常规取样损耗、预缩缩率过大造成的损耗等因素,其制成率也可达到95%。

4结论

(1)前处理采用“酶退浆卷缸轻漂”工艺手感和退浆效果要好于“低碱退浆热洗”工艺,不过后者效率要高于前者

(2)染前拉幅要根据面料在湿态下的幅宽制定,以确保在染色过程中不因纤维吸湿溶胀过大而产生折皱;染色后水洗时易起折皱,可在进第一轧车前加弯辊,通过多个弯辊展开折皱。

(3)树脂整理需注意布面pH值和甲醛的控制, 建议控制布面pH值在5.5 6.5,并采用尿素吸收甲醛。

(4)树脂整理对缩水率、抗起毛起球指标有很大的帮助,尤其制成率方面比非树脂整理要提高很多,能大大节约面料成本;还能减轻预缩工序的生产压力,提升生产效率。

参考文献:

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