純棉織物的醚化2D樹脂成衣免燙整理

王英強，紀 峰，劉政欽，張建祥，倪愛紅

(1.東華大學(xué)紡織面料技術(shù)教育部重點實驗室，上海 201620；2.魯泰紡織股份有限公司，山東淄博 255100)

純棉織物以其優(yōu)異的吸濕性、抗靜電性、可生物降解、親膚性等優(yōu)點一直倍受人們的青睞，但存在著抗皺性差的缺點[1－2]。后整理是提高織物抗皺性最重要的手段之一，作為抗皺整理中的核心，整理劑的選擇最為關(guān)鍵，各類抗皺整理劑不斷推陳出新，其中醚化2D樹脂因超低的甲醛釋放量、兼具傳統(tǒng)2D樹脂高免燙性的優(yōu)勢成為當前純棉免燙整理的熱點[3－4]。

此外，根據(jù)整理對象的不同，純棉面料抗皺整理工藝可分為面料免燙和成衣免燙。與面料免燙相比，成衣免燙可有效克服經(jīng)整理后的面料縫制難度大、接縫平整度差的問題，并且成衣免燙工藝流程相對簡單[5]，因此選用成衣免燙技術(shù)作為本文實驗的整理工藝路線。本文主要重點對成衣免燙中布面的整理效果進行研究，故以織物作為研究對象，在此予以說明。

本文在傳統(tǒng)成衣免燙整理工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，探索醚化2D樹脂、催化劑、保護劑、柔軟劑等后整理助劑在成衣免燙技術(shù)中的配置工藝。以織物折皺回復(fù)角和力學(xué)性能作為衡量整理效果的性能指標，以確定最佳的工藝參數(shù)[6]。在此基礎(chǔ)上，重點研究醚化2D樹脂質(zhì)量濃度對織物折皺回復(fù)角、斷裂強力、撕破強力的影響，并對它們發(fā)生變化的原因作具體分析，為純棉成衣免燙整理技術(shù)的深入發(fā)展提供初步的理論指導(dǎo)。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

織物:純棉府綢，以下簡稱府綢(1/1平紋組織，線密度為 14.6 tex×14.6 tex，經(jīng)緯密為406根/(10 cm)×183根/(10 cm)，經(jīng)煮練、絲光、漂白、液氨處理)；全棉平紋織物，以下簡稱平紋(2/2重平組織，線密度為9.4 tex×29.2 tex/2，經(jīng)緯密為406根/(10 cm)×183根/(10 cm)，經(jīng)煮練、絲光、漂白、液氨處理)；全棉斜紋織物，以下簡稱斜紋(3/1斜紋，線密度為9.4 tex×29.2 tex/2，經(jīng)緯密為330根/(10 cm)×203根/(10 cm)，經(jīng)煮練、絲光、漂白、液氨處理)。

化學(xué)品:醚化2D樹脂F(xiàn)-AP、催化劑FM、保護劑HDP、滲透劑MRZ(工業(yè)品，巴斯夫(中國)有限公司)，柔軟劑NUP(工業(yè)品，昂高化工(中國)有限公司)。

設(shè)備和儀器:NS-2421噴藥機、NS-2800烘干機、NS-9259平壓機、NFS-4000烘箱(藝誠機械有限公司)，Shirley折皺回復(fù)測試儀、H5KL型萬能強力儀(美國Tinius Olsen Ltd公司)，Elmendorf撕破強力儀(James H.Heal公司)。

1.2 正交試驗設(shè)計

為研究醚化2D樹脂F(xiàn)-AP、催化劑FM、保護劑HDP、柔軟劑NUP等后整理助劑在成衣免燙技術(shù)中應(yīng)用工藝，選取 F-AP、FM、HDP、NUP 4個因素，在預(yù)實驗的工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，每種助劑選取3個質(zhì)量濃度，設(shè)計正交試驗，因素水平表見表1。

表1 正交試驗因素水平表 g/L

根據(jù)因素水平表，并考慮到醚化2D樹脂F(xiàn)-AP與催化劑FM可能存在交互作用，設(shè)計出18組不同配比的試驗方案對純棉府綢織物做免燙整理，正交試驗方案設(shè)計如表2所示。

表2 正交試驗設(shè)計方案

1.3 成衣免燙整理工藝

成衣免燙整理工藝按照施加整理液的方式不同又分為浸藥法、噴藥法。其中噴藥法實施方便、高效、帶液率控制相對精確，故本文選用噴藥法，具體工藝流程如下:織物(30 cm×40 cm)→噴藥(15 min、帶液率80%)→預(yù)烘(45℃×5 min)→壓燙(120℃ ×10 s×5 kg)→焙烘(125℃×6 min)。

1.4 整理后試樣性能測試

回復(fù)角按照GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復(fù)性的測定回復(fù)角法》測定。織物平整度按照GB/T 13769—2009《紡織品評定織物經(jīng)洗滌后外觀平整度的試驗方法》測定，確定試樣的外觀平挺度級數(shù)，也稱平整度等級?？椢飻嗔褟娏⒄誈B/T 3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能第1部分:斷裂強力和斷裂伸長率的測定:條樣法》測定?？椢锼浩茝娏Π凑誈B/T 3917.1—2009《紡織品織物撕破性能第1部分:沖擊擺錘法撕破強力的測定》測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 整理液中助劑對棉織物性能的影響

根據(jù)1.2中給出的18個抗皺整理試驗方案測試整理后織物的各項性能，整理后織物的性能測試結(jié)果如表3所示。

表3 整理后織物性能測試結(jié)果

按照企業(yè)要求，織物拉伸斷裂強力≥200 N。由表3還可以發(fā)現(xiàn)，18個試樣方案的拉伸斷裂強力都達到合格要求以上；對照1.2中的實驗方案可以清晰看出，隨著醚化2D樹脂F(xiàn)AP質(zhì)量濃度的增大，織物斷裂強力明顯減小，而FM、HDP、NUP對棉織物斷裂強力的影響相對要小。

在企業(yè)批量生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品不合格有很大的原因是撕破強力不達標，GB∕T 2660—2017《襯衫》中也對撕破強力做出≥7 N的規(guī)定，且實際中，往往緯向撕破強力要低于經(jīng)向撕破強力，因此，為了更加貼近大批量生產(chǎn)，在經(jīng)緯向拉伸斷裂強力、經(jīng)向撕破強力都達到要求的情況下，重點選擇緯向撕破強力來分析強力問題。由表3可以看出，隨醚化2D樹脂F(xiàn)-AP質(zhì)量濃度的增大，織物撕破強力減小趨勢最為顯著。

由表3可以看出，樹脂F(xiàn)-AP的質(zhì)量濃度是影響織物折皺回復(fù)角大小的最主要因素。

為研究F-AP、FM、HDP、NUP質(zhì)量濃度對棉織物的抗皺整理效果是否有顯著性影響，選取緯向撕破強力和折皺回復(fù)角2個指標，利用SPSS軟件進行顯著性檢驗，結(jié)果如表4、5所示。無論是對緯向撕破強力還是折皺回復(fù)角的主體間效應(yīng)檢驗中，僅F-AP的sig值均小于0.05，說明F-AP對棉織物的抗皺整理效果影響最為顯著，且隨著F-AP質(zhì)量濃度的增大，緯向撕破強力減小，折皺回復(fù)角增大。

由表3知撕破強力都已達標，為確定最佳工藝參數(shù)，僅以折皺回復(fù)角作為衡量整理效果的性能指標，又對四者做了極差分析，了解F-AP、FM、HDP、NUP對折皺回復(fù)角的影響，回復(fù)角的極差分析如表6所示。

表4 緯向撕破強力的主體間效應(yīng)檢驗

表5 折皺回復(fù)角的主體間效應(yīng)檢驗

表6 折皺回復(fù)角的極差分析

由表 6可知，最佳工藝為 F-AP質(zhì)量濃度150 g/L、FM 質(zhì)量濃度 40 g/L、HDP質(zhì)量濃度35 g/L、NUP質(zhì)量濃度25 g/L。

2.2 F-AP對棉織物性能的影響

根據(jù)2.1中結(jié)論可知樹脂質(zhì)量濃度對棉織物的抗皺性影響最為顯著，為深入分析F-AP質(zhì)量濃度對整理后純棉織物力學(xué)性能和免燙性能的影響，確定FM質(zhì)量濃度40 g/L、HDP質(zhì)量濃度35 g/L、NUP質(zhì)量濃度15 g/L，對F-AP質(zhì)量濃度作單因素分析，選用2/2平紋和3/1斜紋為織物試樣。

2.2.1 對棉織物拉伸斷裂強力的影響

根據(jù)1.4中織物拉伸斷裂強力的實驗方法，對不同質(zhì)量濃度整理后的織物進行拉伸斷裂強力測試，F(xiàn)-AP質(zhì)量濃度與織物拉伸斷裂強力的關(guān)系結(jié)果如圖1所示。

圖1 F-AP質(zhì)量濃度與織物拉伸斷裂強力的關(guān)系

從圖1可知，拉伸斷裂強力隨F-AP質(zhì)量濃度的增大而減小，且減小的趨勢慢慢變緩，是由于織物整理過程中交聯(lián)劑分子要經(jīng)歷分子由高濃度擴散至低濃度的過程，醚化2D樹脂分子較小能夠迅速進入纖維內(nèi)部發(fā)生交聯(lián)，纖維上的反應(yīng)點位減少，且先進入纖維無定形區(qū)的2D樹脂分子能夠形成多聚體結(jié)構(gòu)，快速與纖維素發(fā)生反應(yīng)，使交聯(lián)程度趨于飽和，阻礙后面樹脂分子進入形成有效交聯(lián)，拉伸斷裂強力也趨于穩(wěn)定[7－9]。

2.2.2 對棉織物撕破強力的影響

根據(jù)1.4中織物撕破強力的實驗方法，對不同質(zhì)量濃度整理后的織物進行撕破強力測試，F(xiàn)-AP質(zhì)量濃度與織物撕破強力的關(guān)系結(jié)果如圖2所示。

圖2表明，斜紋織物的撕破強力普遍高于平紋織物，且隨樹脂的質(zhì)量濃度增大織物的撕破強力減小，這是由于撕裂強力本身較小，且隨樹脂質(zhì)量濃度增大，多余的醚化2D樹脂分子難以繼續(xù)進入纖維內(nèi)部而附著在纖維表面，撕裂過程中是經(jīng)紗與緯紗間的摩擦阻力逐步增大，2個系統(tǒng)間的紗線受醚化2D樹脂固結(jié)不易滑動，受力三角區(qū)變小，承受外力的紗根數(shù)減少，導(dǎo)致撕破強力減小明顯[10－11]。

圖2 F-AP質(zhì)量濃度與織物撕破強力的關(guān)系

2.2.3 對棉織物免燙性的影響

根據(jù)1.4中織物平整度的實驗方法，對不同質(zhì)量濃度整理后的織物進行折皺回復(fù)角和平整度等級測試，F(xiàn)-AP質(zhì)量濃度與織物免燙性的關(guān)系結(jié)果如圖3所示。

圖3 F-AP質(zhì)量濃度與織物免燙性的關(guān)系

從圖3可以看出，與F-AP對斷裂強力的影響相似，折皺回復(fù)角隨F-AP質(zhì)量濃度增大慢慢趨于定值，這是由于當F-AP達到一定濃度時，與纖維大分子鏈中的羥基充分反應(yīng)，交聯(lián)程度達到飽和，故折皺回復(fù)角不再增大。此外，對同一塊織物而言，折皺回復(fù)角與平整度等級基本成正相關(guān)，進一步驗證了以折皺回復(fù)角大小來表征織物平整度的可行性。

3 結(jié) 論

①在棉織物的后整理助劑中，醚化2D樹脂F(xiàn)-AP作為交聯(lián)劑對抗皺整理效果有顯著性影響，催化劑FM、柔軟劑NUP、保護劑HDP，對抗皺整理效果的影響較小；4種助劑在成衣免燙工藝中的最佳工藝配比為:F-AP質(zhì)量濃度150 g/L、FM質(zhì)量濃度40 g/L、HDP質(zhì)量濃度35 g/L、NUP質(zhì)量濃度15 g/L。

②當醚化2D樹脂質(zhì)量濃度超過160 g/L時，醚化2D樹脂與棉纖維的反應(yīng)接近飽和，繼續(xù)增加樹脂質(zhì)量濃度折皺回復(fù)角不再明顯增加，且令紗線間的摩擦力增加，從而使撕破強力損失明顯，可見織物折皺回復(fù)角與強力的大小有著最佳平衡點。

③平紋織物相比斜紋和緞紋織物浮長線較短，紗線間的相互移動更加困難，故在撕破實驗中更容易斷裂，在整理斜紋和緞紋織物時可相較平紋織物適當增加樹脂質(zhì)量濃度。