聚乳酸纖維玉珠簾織物的染整工藝研究

聚乳酸纖維玉珠簾織物的染整工藝研究

聚乳液（pla）纖維具有合成纖維和天然纖維的優(yōu)點，可以生物降解。未經(jīng)處理的原材料在土壤和海水中的微生物作用下可分為葡萄糖和水，不存在環(huán)境污染問題。同時,PLA纖維具有許多獨特的性能:比重、強力與蠶絲接近;光澤柔和,可與蠶絲媲美;具有可潤濕性和濕氣的轉(zhuǎn)移性能;具有比錦綸更高的彈性回復(fù)性(伸長5%時的恢復(fù)度是93%,錦綸為89%,蠶絲52%),可賦予織物優(yōu)良的形態(tài)穩(wěn)定性和抗皺性。所以PLA纖維得到國際紡織界的廣泛重視。蠶絲纖維素有“纖維皇后”之美稱,具有無與倫比的獨特性能:輕薄滑爽,柔軟舒適,良好的吸濕、透氣性,特有的柔和亮麗光澤,而且對人體具有保健作用。然而,真絲綢也存在濕彈性較差、易泛黃等缺點,使其優(yōu)良品質(zhì)難以充分發(fā)揮。將蠶絲纖維與PLA纖維交織,使得兩種纖維實現(xiàn)優(yōu)勢互補,織成的織物可比純蠶絲織物更為舒適、不易泛黃;同時,因PLA纖維具有很高的彈性回復(fù)性,可賦予交織物優(yōu)良的形態(tài)穩(wěn)定性和抗皺性。兩種纖維交織的面料新穎而高檔,具有廣闊的市場前景,不僅可應(yīng)用于內(nèi)衣面料、T恤、睡衣等,還可應(yīng)用于家紡面料、裝飾布等領(lǐng)域。本研究以PLA纖維、蠶絲纖維交織而成的絲玉珠緞織物為研究對象,對真絲/PLA織物的前處理、染色、熱定形工藝等進(jìn)行研究,確定了染整工藝參數(shù),使真絲/PLA織物保持良好的風(fēng)格及服用性能。1測試1.1其他酸氫鈉及氨基酸類試驗材料:絲玉珠緞交織物,經(jīng)22.2×24.4dtex(22/20D)真絲,緯83.3dtex(75D/48f)玉米長絲(PLA),組分含量70%真絲/30%玉米長絲,平方米克重為75g/m2。試驗藥品:碳酸鈉、碳酸氫鈉、醋酸、純堿、連二亞硫酸鈉等,均為分析純;堿性蛋白酶、中性蛋白酶(湖州禮來生物技術(shù)有限公司),精練劑LD-1840(杭州綠典化工有限公司),分散劑WA、高溫勻染劑等(傳化集團有限公司),柔軟劑302、增深劑DL-6為自制;酸性還原劑(色樂康P-ACT)(德司達(dá)有限公司),分散藍(lán)AC-E、分散黃M-4GL(德司達(dá)有限公司),分散灰H-BL、分散軍藍(lán)S-2G(浙江龍盛有限公司)。儀器和設(shè)備:HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋(常州國華電器有限公司),BF-A12型紅外染色機(瑞士Mathis有限公司),R-3型熱定形小樣機(廣州鴻靖實驗設(shè)備有限公司),H10KS型TiniusOlsen雙臂強力試驗機(美國天氏歐森公司),SF600X型電腦測配色儀(美國Datacolor公司)。1.2測試方法1.2.1中性蛋白酶表達(dá)預(yù)處理:純堿1g/L,60℃下處理30min。酶練:蛋白酶1～5g/L、50℃下處理50min,堿性蛋白酶pH9,中性蛋白酶pH8。復(fù)練:精練劑1～2g/L、保險粉0.5～1g/L、分散劑WA2g/L、95℃處理45～60min。1.2.2染色工藝PLA纖維織物在堿性浴中染色,纖維均會發(fā)生明顯的水解損傷,纖維的強力和延伸性均會降低。因此,選用中性浴對真絲/PLA織物進(jìn)行染色。1.2.2.高溫勻染劑ld-m選用對真絲沾色小的分散染料,以及在中性浴具有較高上染率、固色率的活性染料:分散染料X%,活性染料Y%,DL-62g/L,高溫勻染劑0.5g/L,元明粉40～50g/L。從50℃開始染色,以1℃/min升溫至110℃保溫30min或升溫至100℃保溫45min,然后熱水洗,還原清洗。1.2.2.分散染料染色染中深色時,活性染料在高溫條件下易分解,會導(dǎo)致活性染料上色不夠深,故在染較深顏色時,須將活性染料染色階段的時間加長。分散染料的染色條件是在弱酸性條件下,故在染色過程中不加堿劑。染色配方如下:分散染料X%,活性染料Y%,DL-61.5～2g/L,高溫勻染劑0.5g/L,元明粉40～50g/L。從50℃開始染色,以1℃/min升溫,至70℃保溫40～50min,以1℃/min升溫,至100℃保溫40～50min,然后進(jìn)行熱水洗,還原清洗。1.2.2.蠶絲染色工藝大多數(shù)分散染料對真絲有沾色,所以先用分散染料染PLA纖維,染后采用酸性還原清洗工藝,去除真絲織物表面浮色;然后用活性染料在中性條件下對真絲進(jìn)行染色,以獲得良好的染色效果,減少PLA纖維的損傷。分散染料染色:分散染料X%,高溫勻染劑0.5g/L,DL-61.5～2g/L,醋酸0.2～0.5g/L,溫度110℃、時間30min。染色后60℃熱水洗20min、酸性還原清洗?；钚匀玖先旧?活性染料Y%、元明粉50g/L、平平加O0.5g/L,溫度60℃、時間50min、浴比1︰30。1.3性能試驗1.3.1pla法測定長絲強度和斷裂伸長率PLA長絲的強力及斷裂伸長率按GB/T3923.1-1997《紡織品織物拉伸性能第1部分?jǐn)嗔褟娏蛿嗔焉扉L率的測定條樣法》測定。1.3.2布練習(xí)減少率測試采用稱重法,按下式計算:式中:W0為精練前織物干重;W1為精練后織物干重。1.3.3k.s值的測試采用Datacolor電腦測配色儀(D65光源,觀察角45°)對織物的染色表觀度(即K/S值)進(jìn)行測定。2結(jié)果與討論2.1關(guān)于蠶絲和pla織物的預(yù)處理藝術(shù)2.1.1高溫弱堿處理PLA纖維精練是為了去除油劑油污、標(biāo)記色素及消除纖維的內(nèi)應(yīng)力。PLA纖維耐酸不耐堿,20℃在35%硫酸溶液中,質(zhì)量損失小于3%,且強力基本不變;在15%醋酸溶液中,質(zhì)量、強力幾乎沒有損失。而在15%氫氧化鈉溶液(20℃)中浸漬后,纖維失重急劇增加,強力嚴(yán)重下降;隨堿液溫度升高,纖維降解速度加劇,最終PLA在堿液中完全溶解。表1為碳酸鈉溶液在模擬精練與染色條件下對PLA長絲強力的影響。由表1可知,在弱堿性條件下處理PLA長絲,強力均有所下降。95℃處理60min,強力下降明顯,即使碳酸鈉質(zhì)量濃度只有2g/L,強力保持率只有67.5%,說明高溫弱堿性處理對PLA長絲強力影響較大;而在60℃溫度下處理30min,即相當(dāng)于活性染料固色的條件下,即使碳酸鈉質(zhì)量濃度達(dá)到10g/L,PLA長絲強力保持率仍可達(dá)到76.2%,下降幅度較小。因此,真絲/PLA織物在精練時,應(yīng)盡可能減少PLA長絲的強力損失。在前處理階段,考慮采用中性、堿性兩種蛋白酶對真絲/PLA織物進(jìn)行脫膠。2.1.2中性蛋白酶質(zhì)量濃度不同蛋白酶質(zhì)量濃度下測得真絲/PLA織物的練減率如圖1所示。由圖1可知,隨著蛋白酶質(zhì)量濃度的增加,真絲/PLA織物練減率增加。中性蛋白酶質(zhì)量濃度達(dá)到3～4g/L時,織物練減率基本趨向穩(wěn)定,故選用3～4g/L;當(dāng)堿性蛋白酶質(zhì)量濃度在4～5g/L時,織物練減率基本趨向穩(wěn)定,故選用4～5g/L。2.1.3ph值對織物練減率的影響選用堿性蛋白酶和中性蛋白酶對真絲/PLA織物脫膠。用不同的緩沖溶液調(diào)節(jié)溶液pH值,織物練減率見圖2。從圖2可知,對于堿性蛋白酶來講,隨著pH值的提高,織物練堿率呈增加趨勢,當(dāng)pH值在9～10時達(dá)到最大值;進(jìn)一步提高pH值,練堿率反而減小,這是由于蛋白酶活性下降之故。因此,堿性蛋白酶脫膠pH值宜控制在9左右較合適。對于中性蛋白酶來講,pH值為7.5時織物練減率最高,pH值增加或減小,脫膠率都隨之降低,這是由于中性蛋白酶在中性條件下活性最大。因此,中性蛋白酶pH值宜控制在7.5左右較合適。2.1.4同溫度下織物練減率用小蘇打調(diào)節(jié)溶液pH值(堿性蛋白酶pH9,中性蛋白酶pH7.5),測得不同溫度下織物練減率(圖3)。由圖3可知,堿性蛋白酶在50～55℃活性較好,練減率最高;溫度繼續(xù)升高,練減率急劇下降,這是由于堿性蛋白酶在高溫下失活之故。中性蛋白酶在40～45℃練減率較高,繼續(xù)提高溫度,練減率也下降。2.1.5織物的練減率織物練減率與酶練時間的關(guān)系如圖4所示。由圖4可知,酶練30min,中性蛋白酶和堿性蛋白酶處理織物的練減率分別為7.22%、8.58%。時間增加,練減率增加,超過60min練減率增加不明顯。因此酶練時間選50～60min。2.1.6酶練、復(fù)練工藝酶練后真絲纖維上的大部分絲膠已去除,但還可能殘留少量絲膠,以及油脂蠟質(zhì)、色素等雜質(zhì),需通過復(fù)練加以去除。將真絲/PLA織物、純真絲織物按照酶練、復(fù)練工藝處理,結(jié)果如表2所示。純真絲織物用堿性蛋白酶酶練后練減率達(dá)到22.87%,復(fù)練后練減率達(dá)到23.66%;中性蛋白酶練堿率從20.18%增加到22.54%,達(dá)到真絲/PLA織物練漂要求。2.2絲綢紡織機的染色技術(shù)研究2.2.1分散染料對pla纖維的染色過程由于大多數(shù)分散染料對PLA纖維的上染率偏低,因此需要篩選上染率較高、適合PLA纖維染色的分散染料及適宜的染色工藝參數(shù)。2.2.1.1.染色ph值對pla纖維上染率的影響由表3可知,pH值在4.5～5時,染料上染百分率最高,pH值在6時,有一定幅度的下降。2.2.1.染色溫度的影響選用不同結(jié)構(gòu)(偶氮、蒽醌)、不同溫度類型的分散染料,在80～130℃溫度下考察其最終上染率,結(jié)果如圖5所示。從圖5可知,4種分散染料對PLA纖維上染率隨染色溫度升高而增加。根據(jù)自由體積模型解釋,當(dāng)染色溫度大于玻璃化溫度時,纖維大分子鏈段劇烈運動,增加染色溫度,導(dǎo)致纖維內(nèi)自由體積和染料分子動能增加,促進(jìn)染料向PLA纖維內(nèi)部擴散,有利于染料上染。所以染色溫度升高,上染率增加。從圖5還可看出,當(dāng)染色溫度大于110℃后,不同分散染料上染率呈現(xiàn)出不同的特點。分散黃棕S-2G對PLA纖維的上染率繼續(xù)穩(wěn)步增加;分散紅玉ETD、分散軍藍(lán)S-2G的上染率基本趨于穩(wěn)定,120、130℃后上染率增加不多;而分散灰H-BL的上染率反而下降?？紤]到PLA纖維熱穩(wěn)定性較差,染色溫度超過110℃纖維損傷較大,因此,PLA纖維最佳染色溫度選110℃為宜。分散染料采用110℃高溫染色,對真絲/PLA織物中真絲組分可能會產(chǎn)生一定程度的損傷,因此,除考慮適當(dāng)降低織物練減率外,選用100℃、45min與110℃、30min兩種工藝,考察PLA纖維的染色K/S值,結(jié)果如表4所示。從表4可知,有些染料經(jīng)2種不同的工藝染色后K/S值相差較大,如艷紅SFB、紫HFKL、桃紅FL、紅玉XFN、橙AM-SLR等;有些染料則比較接近,如紅玉S-5B、橙VN-SF、熒光黃XF、藍(lán)ACE、紅ACE、黃棕XF、黃棕CC、紅AM-SLR、黃M-4GL等。因此,選用合適的分散染料在100℃、45min條件下染色也是可行的,當(dāng)然在110℃、30min條件下對PLA纖維效果更好。2.2.1.染色織物的d對pla纖維c選用分散紅AC-E、黃AC-E、藍(lán)AC-E、黑ETD對PLA纖維進(jìn)行染色,結(jié)果如圖6所示。由圖6可知,隨著染色時間增加,上染率逐步上升,保溫40min時上染率最高,繼續(xù)增加染色時間,上染率反而略有下降。2.2.1.增深劑dl-6質(zhì)量濃度對pla纖維上染率的影響DL-6是一只專用于PLA纖維染色的增深劑,為特殊表面活性劑與醋酸酯類物質(zhì)復(fù)配物,其基本原理是:表面活性劑對分散染料起增溶作用,醋酸酯類物質(zhì)對PLA纖維起溶脹作用。選用不同的分散染料,加入增深劑DL-6對PLA纖維進(jìn)行染色,結(jié)果見表5。從表5可知,加入增深劑DL-6,PLA纖維上染率都有不同程度的提高,這是由于增深劑對分散染料起增溶、對PLA起溶脹作用的結(jié)果;當(dāng)DL-6質(zhì)量濃度達(dá)到4g/L左右時,PLA纖維上染率達(dá)到最大值;繼續(xù)提高DL-6質(zhì)量濃度,PLA纖維K/S值反而有不同程度下降?？傊?DL-6能有效提高分散染料對PLA纖維的染色深度。2.2.2偶氮結(jié)構(gòu)的分散染料分散染料對真絲纖維沾色的結(jié)果見表6。由表6可知,在真絲上沾色較小的分散染料有分散紫H-FRL、分散艷紅SF-B、分散藍(lán)AM-SLR、分散橙AM-SLR、分散黑XF等;沾色較大的分散染料有分散熒光黃XF、分散紅玉CC、分散紅AM-SLR、分散紅玉XFN、分散桃紅FL、分散紅玉S-5BL、分散黃M-4GL、分散黑BF等。從分散染料結(jié)構(gòu)分析,偶氮結(jié)構(gòu)的分散染料如分散紅玉S-5BL等對真絲沾色較嚴(yán)重;相對來說,蒽醌結(jié)構(gòu)的分散染料如分散紫H-FRL等對真絲沾色較少。優(yōu)先選用沾色較少的蒽醌結(jié)構(gòu)的分散染料。2.2.3提高染色牢度還原清洗有助于去除PLA纖維表面的浮色、真絲織物表面的沾色,提高染色牢度。由于PLA纖維的玻璃化溫度較低,且對堿劑比較敏感,因此考慮采用酸性還原清洗工藝,并與堿性還原清洗工藝進(jìn)行比較,以獲得最佳的還原清洗效果。2.2.3.1.恢復(fù)和清潔pla纖維k值的影響分別按酸性和堿性還原清洗工藝對PLA進(jìn)行還原清洗,結(jié)果如表7所示。從表7可知,PLA經(jīng)還原清洗后色光變化較小,而且色牢度達(dá)到要求。2.2.3.真絲織物表觀深度k/s值分散染料對真絲有沾色,而且有些染料相當(dāng)嚴(yán)重,影響真絲織物的色牢度,因此,需要通過還原清洗法將其去除。還原清洗前后真絲織物K/S值變化如表8所示。從表8可知,皂洗后,真絲織物表觀深度K/S值略有下降;不管采用酸性還原清洗還是堿性還原清洗,真絲織物表觀深度K/S值均有比較明顯的下降,在本試驗條件下大多數(shù)分散染料酸性還原清洗的效果好于堿性還原清洗,如紅玉CC、黃棕XF、分散黃M-4GL、分散橙UN-5E等;但個別染料堿性還原清洗的效果好于酸性還原清洗,如熒光黃XF、紅玉XFN。因此,可選用經(jīng)還原清洗后真絲織物K/S值較小的染料,如分散黃棕XF、分散藍(lán)XF、分散黑XF、分散黑BF、分散橙UN-5E、分散艷紅SF-B,以及本身對真絲沾色較低的染料,如分散紫H-FRL、藍(lán)AM-SLR、橙AM-SLR等。綜合各方面性能,酸性還原清洗效果更好,還原清洗后真絲織物色牢度基本能達(dá)到要求。2