超細旦腈綸與粘膠混紡纖維開叉與染色不勻分析

顧丹鳳

(中國石化上海石化腈綸部，上海 200540)

超細腈綸的細度為0.89 dtex，細旦腈綸纖維手感柔軟，蓬松、強度高、色澤鮮艷、吸濕性比普通腈綸高一倍。其織物具有真絲的天然手感、輕薄柔軟，透氣性、懸垂性良好，與粘膠混紡可以相互取長補短，因而在市場上具有廣泛應用。某客戶使用上海石化的0.89 dtex超細旦腈綸與粘膠混紡紗制成的織物發(fā)生了染色不勻的情況，并在電鏡下觀察到紗線中的纖維有末端開叉現(xiàn)象，于是懷疑上海石化0.89 dtex超細旦腈綸梳棉后發(fā)生開叉不能上色才造成染色不勻，隨即向上海石化反映這一質(zhì)量問題，并提供了問題纖維與正常纖維的電鏡照片，如圖1～4所示。從照片來看，該問題織物中纖維的末端開叉情況確實比較嚴重。

圖1 末端開叉纖維電鏡照片

1 儀器與測試

1.1 主要原料

發(fā)生質(zhì)量問題的上海石化0.89 dtex超細旦腈綸與粘膠混紡棉卷及未染色紗線;純粘膠纖維;梳棉前的上海石化0.89 dtex超細旦腈綸散纖維;梳棉后的上海石化0.89 dtex超細旦腈綸/粘膠棉卷。

1.2 測試方法

1.2.1 染色

圖2 末端開叉纖維電鏡照片

圖3 正常纖維的電鏡照片

圖4 正常纖維的電鏡照片

利用腈綸用陽離子染料染色［1］、粘膠用活性染料、硫化染料等染色［2］的機理，可以把腈綸與粘膠分離開來。用陽離子染料孔雀綠在RT-1180高溫高壓染色機上加熱到105℃保溫保壓1 h，對腈綸與其他纖維混紡的棉卷或紗線進行染色。

1.2.2 紅外分析

用Nicolet6700紅外分析儀對混紡纖維進行掃描得到紅外圖譜，根據(jù)腈綸與粘膠的特征吸收峰的不同，把兩者區(qū)分開來。

1.2.3 纖維縱表面與橫截面分析

對混紡纖維進行切片，在HIROX三維顯微鏡上觀察其橫截面，根據(jù)腈綸與粘膠或其他雜質(zhì)纖維橫截面形狀的不同，把它們區(qū)分開來。此外，觀察混紡纖維的縱表面，可看到纖維末端是否開叉。

2 結果與討論

2.1 混紡纖維成分鑒別

纖維混紡時由于多種原因，如原料本身不純或前期設備未清理干凈等，很容易混入其他不需要的雜質(zhì)纖維，從而影響混紡織物的染色性能，因此，對于發(fā)生質(zhì)量問題的織物，首先要鑒別其組成，確保不含其他雜質(zhì)。

2.1.1 染色分析

為了分析織物染色不勻的原因，該客戶還提供了另外兩個樣品，其中一個是梳棉后的棉卷，另一個是未染色紗線，兩個樣品的混紡纖維組成與問題織物相同，見圖5～6。把這兩個樣品用孔雀綠染料按腈綸的染色工藝條件進行染色，結果發(fā)現(xiàn)綠色中夾雜部分白色纖維，見圖7所示。

圖5 發(fā)生質(zhì)量問題的棉卷

因為染色用的染料是陽離子染料孔雀綠，腈綸能吸收此染料而染成綠色，可以初步判斷綠色纖維是0.89 dtex超細旦腈綸，而不能染色的白色纖維不是腈綸。

進一步觀察發(fā)現(xiàn)綠色部分的超細旦腈綸有末端分叉現(xiàn)象，其分叉部分也是綠色的，但顏色相對較淺，可能是纖維較細引起的。同時可見不能染色的纖維也有少量的開叉現(xiàn)象。如圖8所示。

圖6 發(fā)生質(zhì)量問題的未染色紗線

圖7 發(fā)生質(zhì)量問題的混紡棉卷用孔雀綠染色后的照片

圖8 問題纖維染色后照片

2.1.2 紅外光譜分析

分別從染色后的問題棉卷和紗線中仔細挑出未能上染的白色纖維，用紅外壓晶法進行制樣，再用紅外光譜儀掃描，圖譜如圖9所示。

由圖9可見，綠線為0.89 dtex腈綸纖維的圖譜，可清晰看到2 240 cm－1的吸收峰為腈綸的特征吸收峰(－CN)［3］，而棉卷和紗線中未上色的白纖維中幾乎沒有腈綸的特征吸收峰，進一步說明未上色的白纖維不是腈綸。同時，問題棉卷和紗線中未染色的白色纖維的紅外圖譜相同，說明問題棉卷和紗線中未上色的白纖維為同一類型的纖維。

圖9 純腈綸與未能染色的白色纖維的紅外圖譜對照圖

圖10 純粘膠與未能染色的白色纖維的紅外圖譜對照圖

拿對方提供的純粘膠進行紅外掃描，得到純粘膠纖維圖譜，如圖10所示。與問題紗線中不能染色的白色纖維的紅外圖譜疊加在一起，二者幾乎完全重合，可以認定該問題棉卷與紗線中不能染色的白色纖維是粘膠。該問題棉卷與紗線是腈綸與粘膠混紡的，不含第3種雜質(zhì)。

2.1.3 橫截面切片分析

利用哈氏切片法對問題紗線進行切片，在三維顯微鏡下進行觀察，得到橫截面照片如圖11－12所示。

從圖11中可以看出，問題紗線中有兩種截面形狀，一種是圓形的，另一種是鋸齒狀的，上海石化的0.89 dtex超細旦腈截面是圓的，再比對圖12的純粘膠橫截面照片，可以認定鋸齒狀的是粘膠。問題紗線橫截面照片中無第3種截面形狀，進一步證明混紡紗線中無其他雜質(zhì)，排除了雜質(zhì)引起染色不勻的情況。

圖11 問題紗線橫截面照片

2.2 纖維末端開叉分析

在HIROX三維顯微鏡上觀察纖維表面，粘膠的縱表面是寬扁形的，且表面有明顯溝槽，0.89 dtex超細旦腈綸是光滑的圓形，根據(jù)腈綸與粘膠表面形狀的不同，區(qū)分兩種纖維并觀察纖維的開叉情況。

在上海石化的0.89 dtex超細旦腈綸原料纖維的光學顯微鏡圖中，并未發(fā)現(xiàn)纖維末端開叉現(xiàn)象，如圖13所示。

圖12 純粘膠橫截面照片

圖13 上海石化超細旦腈綸纖維末端照片

再觀察發(fā)生問題的棉卷與未染色紗線，發(fā)現(xiàn)梳棉后的0.89 dtex超細旦腈綸與粘膠都發(fā)生不同程度的開叉現(xiàn)象，其中0.89 dtex超細旦腈綸的開叉程度更嚴重一些，如圖14～15所示。

圖14 發(fā)生質(zhì)量問題的超細旦腈綸末端開叉照片

圖15 發(fā)生質(zhì)量問題的粘膠纖維末端開叉照片

與常規(guī)腈綸相比，0.89 dtex超細旦腈綸單纖強力低，抗彎剛度小，回潮率小，容易起靜電，在開清棉及梳棉工序中受打擊及梳理后易扭曲受損，梳棉機工藝條件應緩和，各部件速度應適當降低。由于粘膠纖維具有同樣細度小、強力低、易損傷等特點，開清棉工藝基本可采用與細旦腈綸相同的工藝。故上海石化在紡紗試驗室內(nèi)以廠方提供的粘膠及超細旦腈綸為原料進行紡紗工藝研究。在開清棉工序以適度開松為主，控制各部打手速度和隔距，減少打擊強度和次數(shù)，具體工藝設計遵循采取輕定量、低速度、多梳少打、大隔距、快轉(zhuǎn)移等工藝原則，在確保兩者充分混合、梳理的基礎上防止超細旦腈綸受到意外損傷及拉斷。通過對梳棉后的棉條進行取樣分析，未發(fā)現(xiàn)纖維末端開叉現(xiàn)象。如圖16所示。

圖16 梳棉條件優(yōu)化的超細旦腈綸/粘膠混紡纖維末端

由此可知，不良梳棉工藝可能導致混紡纖維末端出現(xiàn)開叉，優(yōu)化梳棉工藝可以解決超細旦腈綸纖維末端開叉問題。

3 結論

a)發(fā)生質(zhì)量問題的混紡織物是由腈綸與粘膠混紡而成，不含其他雜質(zhì)。

b)構成問題織物的兩種原料纖維在梳棉加工前并未出現(xiàn)開叉，而在梳棉后均發(fā)生了末端開叉現(xiàn)象，超細旦腈綸開叉現(xiàn)象更嚴重，說明嚴重的開叉現(xiàn)象應由不良梳棉工藝導致。試驗證明，優(yōu)化梳棉工藝可以解決纖維末端開叉問題。

c)末端開叉的0.89 dtex超細旦腈綸也能染色，但分叉部分顏色相對較淺。不能排除由于超細旦腈綸纖維開叉部分上染顏色淺而造成織物出現(xiàn)染色不勻的問題。

d)腈綸與粘膠混紡紗線由于纖維的特性對紡紗工藝有特殊要求，染色用的染料性質(zhì)不同，染色工藝復雜，其織物染色不勻情況可能由其他原因引起。

［1］唐振波.細旦腈綸染色工藝研究［J］.合成纖維，2011，3:36－37.

［2］楊曉麗.竹粘膠纖維面料染整工藝［J］.染整技術，2011，11:23－25.

［3］翁詩甫.傅里葉變換紅外技術［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2005:258－262.