冒海文，繆旭紅，陳 晴

(江南大學(xué)教育部針織技術(shù)工程研究中心，江蘇 無(wú)錫 214122)

滌綸雖然具有強(qiáng)度高、抗皺性好等特點(diǎn)，但與棉纖維相比，其吸濕性、抗靜電性、舒適性仍稍遜一籌［1］。純棉織物一直備受人們青睞，但由于棉花的緊缺，仿棉織物逐漸流入市場(chǎng)。目前市場(chǎng)上的仿棉織物在手感上比較生硬，外觀上光澤較強(qiáng)，總體來(lái)說(shuō)棉感不強(qiáng)。為進(jìn)一步提高滌綸仿棉織物的棉感，除對(duì)纖維原料進(jìn)行改性外，印染方面可采用堿處理、后整理或化學(xué)變性等方法。本文利用間歇式堿減量法對(duì)滌綸長(zhǎng)絲仿棉經(jīng)編織物進(jìn)行處理［2］，目的在于提高仿棉織物的柔軟性，使之仿出棉纖維短纖的效果，在手感上更接近棉織物。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

材料:滌綸長(zhǎng)絲仿棉織物小樣(原料為6.7 tex/36 f仿棉滌綸長(zhǎng)絲，該長(zhǎng)絲由不同收縮率的FDY和POY聚酯長(zhǎng)絲構(gòu)成，F(xiàn)DY為全拉伸絲，具有高取向度，不易變形，POY為預(yù)取向絲，是紡DTY長(zhǎng)絲的中間產(chǎn)品，易收縮，織物組織為GB1:1-0/2-3//GB2:1-2/1-0//、面密度為 103 g/m2)，NaOH(分析純)，洗凈劑。

儀器:LA2002-A型紅外線染色機(jī)、電子天平、電熱恒溫烘箱。

1.2 試驗(yàn)方案

1)高溫高壓堿減量工藝流程。堿液配制—加入試樣—快速升溫至規(guī)定溫度—保溫—降溫至80℃—從染色機(jī)中取出試樣，然后自然降溫至室溫—冷水洗凈—100℃烘干—烘箱恒重稱取質(zhì)量—計(jì)算減量率。

2)工藝曲線。工藝曲線如圖1所示。配制堿液時(shí)，固態(tài)堿溶解會(huì)放熱，染杯中初始溫度為15℃。T為試驗(yàn)溫度，本試驗(yàn)中T有3個(gè)水平，100、110和120℃;第Ⅰ階段為升溫階段，第Ⅱ階段為保溫階段，第Ⅲ階段為降溫階段，降溫的主要原因是紅外線染色機(jī)染杯的安全操作溫度為80℃以下［3］。

圖1 堿減量工藝曲線Fig.1 Process curve of alkali deweighting

3)正交試驗(yàn)表。正交試驗(yàn)提高了試驗(yàn)的效率和分析質(zhì)量，是多因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題中的常用手段。在堿減量試驗(yàn)中，NaOH質(zhì)量濃度、處理時(shí)間、浴比、溫度這4個(gè)因素為主要因素，為探究這些因素的主次性，本文采用L9(34)的正交試驗(yàn)。表1示出試驗(yàn)的因素表。

表1 試驗(yàn)因素Tab.1 Factor table

1.3 織物減量率的測(cè)定

通過(guò)測(cè)量織物質(zhì)量減少率來(lái)表征堿減量的程度，即減量率。堿減量處理前，將試樣在烘箱中恒重稱取質(zhì)量W1;將織物投入按要求配好的堿液中，在染色機(jī)中處理后一定時(shí)間，溫水洗滌，自然降溫，當(dāng)溫度達(dá)到室溫時(shí)，用冷水洗凈晾干。烘箱恒定質(zhì)量稱取質(zhì)量W2。減量率的計(jì)算公式為

式中:W為減量率，%;W1為試驗(yàn)前待試驗(yàn)織物質(zhì)量，g;W2為試驗(yàn)后織物經(jīng)過(guò)烘干、室溫平衡后的質(zhì)量［4］，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

為使該織物有一定的棉感，手感柔軟，對(duì)滌綸長(zhǎng)絲仿棉織物進(jìn)行堿減量處理。但不是減量率越大越好，因?yàn)闇p量率越大，織物的強(qiáng)力損失越多，因此正交試驗(yàn)的衡量指標(biāo)不能選擇減量率，綜合考慮這2個(gè)因素后，采用拉伸強(qiáng)度作為衡量堿減量的指標(biāo)。表2示出滌綸長(zhǎng)絲仿棉織物拉伸強(qiáng)度正交試驗(yàn)的結(jié)果。

由表2中極差R的大小關(guān)系可知，在滌綸織物堿減量整理時(shí)，NaOH質(zhì)量濃度為15、25、35 g/L，處理溫度在 100、110、120 ℃，處理時(shí)間為 30、40、50 min，浴比為 1∶10、1∶15、1∶20 的工藝條件下，各因子的重要性順序?yàn)镈＞A＞C＞B，即溫度為影響堿減量試驗(yàn)結(jié)果的主要因素，堿液質(zhì)量濃度次之，而處理時(shí)間及浴比的影響相對(duì)而言較小。此外，從正交表中還可得出的結(jié)論是，理論上滌綸長(zhǎng)絲仿棉織物堿減量的最佳工藝搭配方案為A1B3C2D1。

2.2 最優(yōu)工藝條件探究

由2.1的正交試驗(yàn)可得出滌綸長(zhǎng)絲仿棉織物減堿量試驗(yàn)的理論最佳工藝參數(shù):NaOH質(zhì)量濃度為15 g/L，處理時(shí)間為 50 min，浴比為1∶15，處理溫度為100℃，其中溫度、堿液濃度對(duì)試驗(yàn)的影響較大。為使堿減量處理后的織物在各方面都接近棉織物，還需要綜合考慮各方面因素，得出最佳工藝。在滌綸堿減量處理過(guò)程中，普遍存在著堿利用率低的難題，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，加上滌綸降解物乙二醇和對(duì)苯二甲酸鈉，使得堿減量廢液成為堿度大、有機(jī)物含量高，難以達(dá)標(biāo)治理的廢水，對(duì)環(huán)境污染帶來(lái)極大的危害，因此將堿利用率作為一個(gè)因素來(lái)分析最佳工藝具有重要意義，堿利用率的計(jì)算公式如下，其中Q為堿利用率，%;M1為織物減少的質(zhì)量，g;M2為堿的質(zhì)量，g。

強(qiáng)損率的計(jì)算公式如下。

其中:G為強(qiáng)損率，%;G1為堿處理前織物的質(zhì)量，g;G2為堿處理后織物的質(zhì)量，g。

圖2示出在浴比、時(shí)間和NaOH質(zhì)量濃度不變的相同條件下，測(cè)得的強(qiáng)力和強(qiáng)損率與處理溫度的關(guān)系曲線。圖3示出在相同條件下減量率和堿利用率與處理溫度的關(guān)系曲線。首先，根據(jù)處理后織物的強(qiáng)力不能低于純棉織物(此次選取的棉織物的強(qiáng)力為353 N)，由圖2可知，溫度不能高于110℃;其次是結(jié)合強(qiáng)力，減量率(在25%以內(nèi))，堿利用率盡量高這3個(gè)因素，由圖3可知，該試驗(yàn)得出的最佳的堿處理溫度為110℃。

圖2 處理溫度與強(qiáng)力和強(qiáng)損率的關(guān)系Fig.2 Relationship between handing temperature and strength，strength loss

圖3 處理溫度與減量率和堿利用率的關(guān)系Fig.3 Relationship between handing temperature and decrement rate，alkali utilization

圖4示出在浴比、時(shí)間和處理溫度不變的條件下，測(cè)得的強(qiáng)力和強(qiáng)損率與NaOH質(zhì)量濃度的關(guān)系曲線。圖5示出在相同條件下減量率和堿利用率與NaOH質(zhì)量濃度的關(guān)系曲線。首先，根據(jù)處理后的織物的強(qiáng)力不能低于純棉織物的原則，由圖4可知，NaOH質(zhì)量濃度不能高于30g/L;其次，結(jié)合強(qiáng)力、減量率(在25%以內(nèi))，堿利用率盡量高這3個(gè)因素，由圖5可知，該試驗(yàn)的最佳NaOH質(zhì)量濃度為25 g/L［5］。

圖4 NaOH質(zhì)量濃度與強(qiáng)力和強(qiáng)損率的關(guān)系Fig.4 Relationship between alkali dosage and strength，strength loss

圖5 NaOH濃度與減量率和堿利用率的關(guān)系Fig.5 Relationship between alkali dosage and decrement rate，alkali utilization

3 織物表觀及風(fēng)格

3.1 織物表觀觀測(cè)

用SBS.Ⅰ型試樣表面處理機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行離子濺射法鍍金，然后用分辨率為3.0 nm的JSM.6360SEM掃描電鏡來(lái)觀察樣品形貌［6］。圖6示出棉織物和堿減量處理前后織物的電鏡照片。由圖6(b)可知，滌綸仿棉長(zhǎng)絲是由2種具有不同沸水收縮率的原料組成，其中較直較粗的為FDY，而蓬松彎曲的絲為 POY;由圖6(c)可知，堿減量處理使得部分纖維斷裂，織物結(jié)構(gòu)更加蓬松，由于平直的FDY被更加蓬松的POY遮住，織物的反光降低，光澤較柔和;由圖6(d)～(g)可知，F(xiàn)DY相對(duì)于POY而言較粗，堿處理前后2種纖維都有一定的損傷，更明顯的是POY的損傷情況比FDY嚴(yán)重，對(duì)比圖6(a)、(c)可知，位于織物表面的POY由于表面凹凸產(chǎn)生漫反射使得滌綸仿棉織物的光澤有所降低且趨近于棉的柔和光感［7］。

圖6 棉織物和堿減量處理前后織物SEM對(duì)比照片F(xiàn)ig.6 Comparison between cotton fabric and fabric before and after alkali deweighting via SEM.(a)Cotton fabric(×150);(b)Untreated polyester fabric(×150);(c)Alkali treatment polyester fabric(×150);(d)Untreated POY(×5000);(e)Alkali treatment POY(×5000);(f)Untreated FDY(×5000);(g)Alkali treatment FDY(×5000)

3.2 織物風(fēng)格測(cè)試

參照 FZ/T 01054.1—1999《織物風(fēng)格測(cè)試方法》，使用KES FB-2-AUTO-A自動(dòng)化純彎曲試驗(yàn)儀、KES FB-3-AUTO-A自動(dòng)化壓縮試驗(yàn)儀對(duì)織物的風(fēng)格進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)［8］。針織物的彈性較大，小負(fù)荷條件下很難得到準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此不適宜在風(fēng)格儀上測(cè)試有關(guān)伸長(zhǎng)的指標(biāo)，所以本次試驗(yàn)是針對(duì)織物的彎曲和壓縮性能進(jìn)行測(cè)試。表3示出KES-FB風(fēng)格儀測(cè)定指標(biāo)及含義。表4示出棉、堿處理前后織物的KES測(cè)試結(jié)果。

表3 KES-FB風(fēng)格儀測(cè)定指標(biāo)及含義Tab.3 Measuring indexes and meaning of KES-FB style instrument

表4 棉、堿減量處理前后織物KES測(cè)試結(jié)果Tab.4 KES test results of cotton fabric and fabric before and after alkali deweighting

結(jié)合表3、4可得出，堿減量處理前后，滌綸長(zhǎng)絲仿棉織物的彎曲性相差較大，壓縮性有所改善。就剛?cè)嵝院突罱j(luò)性來(lái)說(shuō)，堿處理后的滌綸長(zhǎng)絲仿棉織物的剛?cè)嵝圆患懊蘅椢?，但活絡(luò)性接近棉織物且優(yōu)于棉織物;就蓬松感和豐滿感來(lái)說(shuō)，堿處理后的織物柔軟感更強(qiáng)，蓬松感雖不及棉織物但已向棉織物趨近［9－10］。

4 結(jié)論

1)滌綸長(zhǎng)絲仿棉織物堿減量的最優(yōu)工藝為:NaOH質(zhì)量濃度 25 g/L，處理時(shí)間 50 min，浴比1∶15，處理溫度110 ℃。

2)堿減量對(duì)仿棉滌綸長(zhǎng)絲中的FDY、POY這2種成分均會(huì)產(chǎn)生損傷，且POY損傷的較嚴(yán)重，覆蓋在FDY上的POY由于表面凹凸產(chǎn)生漫反射，從而降低了滌綸的光澤，使之趨近于棉的柔和光感。

3)經(jīng)最優(yōu)工藝處理的滌綸長(zhǎng)絲仿棉織物的手感柔軟并有一定的蓬松感，由于部分POY的斷裂外觀已有類似棉織物的毛羽感，總的來(lái)說(shuō)，已達(dá)到仿棉效果，柔軟度優(yōu)于棉織物。

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