NaiaTM醋酯纖維與棉纖維混紡面料的染整工藝

孫 臣，席亞偉，王佳凱，孫玉濤，羅維新，盛守祥，3

（1.山東省短流程印染新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濱州 256617；2.華紡股份有限公司國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心，山東濱州 256617；3.濱州華紡工程技術(shù)研究院有限公司，山東濱州 256617）

NaiaTM醋酯纖維是以具有可持續(xù)認(rèn)證的林木為原料，對(duì)其中的纖維素進(jìn)行乙酰化后形成纖維素酯化衍生物，生產(chǎn)過(guò)程為閉環(huán)生產(chǎn)。NaiaTM醋酯纖維不僅具有柔和的光澤、良好的吸濕快干性能，不易起球、起皺，還具有良好的生物降解性［1］。

2021 年夏初，華紡股份與伊士曼、銀仕萊共同開(kāi)發(fā)NaiaTM醋酯短纖維的初步應(yīng)用。在印染方面，NaiaTM醋酯纖維具有強(qiáng)力低，不耐高溫、堿、氧化劑，得色率不高，易產(chǎn)生擦傷等問(wèn)題［2］，印染加工難度較大。本研究圍繞NaiaTM醋酯纖維與棉纖維混紡面料的生產(chǎn)工藝及關(guān)鍵點(diǎn)、注意事項(xiàng)進(jìn)行討論與分析。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與設(shè)備

織物：NaiaTM醋酯纖維30/棉纖維70，60×60 200×100，緞紋，269.24 cm。試劑：丙酮，醋酸，純堿，氫氧化鈉，復(fù)合精練酶，雙氧水，精練劑，去油靈，雙氧水穩(wěn)定劑，分散藍(lán)ECF，分散黃ECF，分散紅ECF，活性藍(lán)SNE，活性黃SNE，活性紅SBE，保險(xiǎn)粉，元明粉。設(shè)備：燒毛機(jī)，卷染機(jī)，拉幅機(jī)，預(yù)縮機(jī)，測(cè)色儀，搖擺機(jī)，玻璃砂芯漏斗。

1.2 測(cè)試

1.2.1 纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)

采用GB/T 2910.8—2009《紡織品 定量化學(xué)分析第8 部分：醋酯纖維與三醋酯纖維混合物（丙酮法）》進(jìn)行纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定。1 g 純棉布和醋酸纖維樣品采用100 mL 丙酮進(jìn)行溶解實(shí)驗(yàn)，純棉布樣品剩98.19%，醋酸纖維全部溶解。此方法適用于醋酯纖維與棉混紡織物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定。

1.2.2 白度

按照GB/T 8424.2—2001《紡織品色牢度試驗(yàn)相對(duì)白度的儀器評(píng)定方法》進(jìn)行測(cè)定，測(cè)3次取平均值。

1.2.3 色牢度

耐皂洗色牢度按照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取窚y(cè)試。耐摩擦色牢度按照GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》測(cè)試。

1.2.4 斷裂強(qiáng)力

按照GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能第1 部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定（條樣法）》進(jìn)行測(cè)試。

1.2.5 起毛起球性能

按照GB/T 4802.2—2008《紡織品 織物起毛起球性能的測(cè)定第2 部分：改型馬丁代爾法》進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試條件采用2 000轉(zhuǎn)。

1.2.6 水洗尺寸變化

樣品按照GB/T 8629—2017《紡織品試驗(yàn)用家庭洗滌和干燥程序》進(jìn)行洗滌，40 ℃懸掛晾干，然后按照GB/T 8628—2013《紡織品測(cè)定尺寸變化的試驗(yàn)中織物試樣和服裝的準(zhǔn)備、標(biāo)記及測(cè)量》、GB/T 8630—2013《紡織品洗滌和干燥后尺寸變化的測(cè)定》測(cè)試水洗后樣品尺寸的變化。

1.2.7 吸水性

按照AATCC 79—2018《紡織品的吸水性測(cè)定》進(jìn)行測(cè)試。

2 染整工藝

工藝流程：翻縫→燒毛→前處理→染色→拉幅→預(yù)縮。

2.1 燒毛工藝

醋酯/棉混紡面料本身具有較多的絨毛，為了使布面光潔，減少后續(xù)染色疵點(diǎn)，需進(jìn)行燒毛處理。又由于醋酯纖維不耐高溫的特性，要車(chē)速快、火勢(shì)小，以免過(guò)燒［3］。工藝條件選擇車(chē)速120 m/min，火口一正一反，氣壓1.4～1.6 kPa。

2.2 前處理工藝

前處理工藝的好壞決定著染整工藝的成敗。NaiaTM醋酯纖維沒(méi)有太多的雜質(zhì)，只有少量的油劑；但棉纖維除了94%的纖維素纖維外，還存在6%的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)的存在使得棉纖維的吸水性很差，造成后道染色困難［4］。棉纖維面料的常規(guī)前處理方法包括堿處理和生物酶處理。但由于醋酯纖維容易在堿性條件下發(fā)生皂化反應(yīng)［5］，因而選用生物酶處理的方法，且在前處理過(guò)程中注意堿劑的用量，以免皂化過(guò)度影響分散染料的上染性能［6］。

采用復(fù)合精練酶對(duì)面料進(jìn)行精練處理。復(fù)合精練酶是由精練酶與多功能精練劑復(fù)合而成，多用于棉纖維及其混紡織物的前處理工序，能夠有效地去除雜質(zhì)，獲得穩(wěn)定的半成品指標(biāo)，且在節(jié)水降耗方面有明顯優(yōu)勢(shì)，符合綠色生產(chǎn)的要求［7］。生產(chǎn)工藝：復(fù)合精練酶5 g/L，溫度80 ℃，時(shí)間30 min。

酸堿與溫度對(duì)醋酯纖維皂化程度的影響見(jiàn)表1。

表1 酸堿與溫度對(duì)醋酯纖維皂化程度的影響

由表1 可以看出，醋酸對(duì)醋酯纖維皂化程度基本沒(méi)有影響，但酸性條件下不能有效去除棉纖維中的雜質(zhì)；而在堿性條件下，純堿在用量較低、溫度較低的條件下對(duì)醋酯纖維皂化程度基本沒(méi)有影響，燒堿對(duì)醋酯纖維皂化程度的影響較大。所以需控制堿劑用量，選擇純堿2.5 g/L 之內(nèi)或燒堿0.5 g/L 之內(nèi)，才能減少對(duì)醋酯纖維的皂化影響。最終選定堿劑為純堿，用量為2 g/L。

前處理工藝不僅要獲得良好的退漿精練效果，還要具有良好的白度，確定采用氧漂工藝。常規(guī)氧漂工藝溫度為90～95 ℃。在氧漂工藝過(guò)程中需加入雙氧水穩(wěn)定劑，減少雙氧水的活化作用，穩(wěn)定雙氧水分解，避免纖維損傷。雙氧水穩(wěn)定劑常規(guī)用量為雙氧水用量的1/3。在上述條件下，分析雙氧水用量對(duì)半成品白度及醋酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 氧漂雙氧水用量對(duì)白度及醋酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由圖1可以看出，氧漂工藝中雙氧水用量在10 g/L以?xún)?nèi)時(shí)，醋酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化不大；在雙氧水用量低于5 g/L 時(shí)，面料白度隨著雙氧水用量的升高而增加，在雙氧水用量為8、10 g/L 時(shí)，面料的白度有所下降。由于醋酯纖維本身的白度較高，面料的白度主要受棉纖維白度的影響。在雙氧水對(duì)棉纖維的作用過(guò)程中，雙氧水分解及漂白機(jī)理［8］如下：

（1）常溫?zé)o堿條件下緩慢釋放：

由上述漂白機(jī)理可知，當(dāng)雙氧水用量小于5 g/L時(shí)，有效成分HOO-隨著雙氧水用量的增加而增加，對(duì)色素的作用也不斷增大，面料的白度隨著用量的增加而增大；當(dāng)雙氧水用量為8、10 g/L 時(shí)，由于純堿的用量固定為2 g/L，在漂白作用中，有效成分HOO-消耗，H+不斷增加，OH-不斷減少，漂白液的pH 變小，導(dǎo)致H2O2快速釋放變少，有效成分HOO-也變少，面料的白度不升反降。

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，確定最終生產(chǎn)工藝如下：純堿2 g/L，雙氧水5 g/L，精練劑3 g/L，去油靈1 g/L，雙氧水穩(wěn)定劑2 g/L，溫度90 ℃，時(shí)間40 min。

上述工藝生產(chǎn)獲得的半成品指標(biāo)如下：白度68.80，毛效（30 min）12.7/13.6 cm，退漿級(jí)別7 級(jí)，抓樣強(qiáng)力（經(jīng)/緯）736/372 N，醋酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)29.1%。

2.3 染色工藝

染色工藝流程：進(jìn)布→稱(chēng)化料→分散染料染色→還原清洗→水洗→皂洗→水洗→活性染料染色→水洗→皂洗→水洗→出布。

醋酯纖維的染色性能與棉纖維存在差異，醋酯纖維采用分散染料在低溫下進(jìn)行染色，而棉纖維采用活性染料進(jìn)行染色［9］，且需要注意活性染料染色的堿性條件對(duì)醋酯纖維的影響。就目前使用分散、活性染料一浴染色醋酯/棉混紡面料的工藝而言，對(duì)色難度較大，且中深色的色牢度較低，所以仍然采取分散、活性染料兩浴染色工藝［10］。由于家紡面料幅寬較大，為減少擦傷和折痕，使用卷染機(jī)對(duì)醋酯/棉混紡面料進(jìn)行染色。

分散染料染色工藝配方：分散藍(lán)ECF 0.34%（omf），分散黃ECF 0.29%（omf），分散紅ECF 0.09%（omf）。先稱(chēng)取約克夏低溫分散染料，研磨攪拌1 h，充分過(guò)濾2 遍，染料分成2 份（質(zhì)量比為2∶1），在第一道初、末分兩次加入，加入醋酸調(diào)pH 為4.5～5.5，攪拌均勻，打開(kāi)循環(huán)泵，升溫至90 ℃，染色30 min，排染液；85 ℃熱水洗10 min，排水。

還原清洗工藝：保險(xiǎn)粉2.0 g/L，純堿1.5 g/L，溫度85 ℃，時(shí)間10 min，排水；85 ℃熱水洗10 min，排水；95 ℃皂洗20 min，排水；55 ℃溫水洗10 min，排水。

活性染料染色工藝配方：活性藍(lán)SNE 0.31%（omf），活性紅SBE 0.16%（omf），活性黃SNE 0.11%（omf）。升溫至65 ℃，染料分成2 份（質(zhì)量比為2∶1），在第一道初、末分兩次加入，控制染色時(shí)間30 min。

固色工藝：元明粉2 g/L，純堿2 g/L。元明粉分成2 份（質(zhì)量比為2∶1），在第二道初、末先后加入，20 min 后排水；純堿分成2 份（質(zhì)量比為2∶1），在固色第一道初、末分兩次加入，20 min 后排水；然后55 ℃溫水洗10 min，排水；95 ℃皂洗20 min，排水；55 ℃溫水洗10 min，排水。

染色后進(jìn)行醋酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為27.5%。

2.4 拉幅工藝

車(chē)速50 m/min，柔軟劑80 g/L，軋余率75%，拉幅烘干。

2.5 預(yù)縮工藝

車(chē)速40 m/min，溫度105～110 ℃，縮率2.0%～2.5%。

2.6 指標(biāo)測(cè)試

預(yù)縮后成品的各項(xiàng)指標(biāo)如表2 所示。由表2 可以看出，成品耐皂洗色牢度中的變色為3～4 級(jí)，沾色為4～5 級(jí)，耐摩擦色牢度中的干摩、濕摩均為4～5 級(jí)；斷裂強(qiáng)力、扇形撕破強(qiáng)力、起毛起球性能等均符合服用要求；成品醋酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.2%。成品指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表2 染色后各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試

3 結(jié)論

采用復(fù)合精練酶精練退漿和氧漂工藝能夠有效地去除雜質(zhì)、油劑。半成品醋酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.1%，白度、毛效、退漿級(jí)別、強(qiáng)力等均符合后續(xù)加工需求。采用卷染機(jī)進(jìn)行分散、活性染料兩浴法染色，能夠有效地對(duì)面料進(jìn)行染色加工，且染色后醋酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5%。成品預(yù)縮后，醋酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.2%，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。該工藝為醋酯纖維面料的染整工藝開(kāi)發(fā)提供了參考。