木棉/棉針織物染整工藝研究

李會改,張振方,萬　明

(1.江西省現(xiàn)代服裝工程技術(shù)研究中心(江西服裝學(xué)院)，江西 南昌　330201;

2.西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西 西安　710048)

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木棉/棉針織物染整工藝研究

李會改1,張振方2,萬明2

(1.江西省現(xiàn)代服裝工程技術(shù)研究中心(江西服裝學(xué)院)，江西 南昌330201;

2.西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西 西安710048)

摘要：木棉纖維由于染色性差極大地限制了其在針織服裝中的應(yīng)用，為探究木棉纖維的染整工藝，首先對木棉/棉針織面料進(jìn)行前處理，然后對處理過的針織面料進(jìn)行活性染料染色探究。通過對K/S值分析得到，食鹽的最佳用量為40g/L，純堿的最佳用量為15g/L時，工藝最佳。

關(guān)鍵詞：木棉,前處理活性染料染整工藝

0前言

木棉纖維長度較短、強(qiáng)度低、抱合力差，較難應(yīng)用在紡紗領(lǐng)域，目前主要是木棉與其他纖維混紡[1]。木棉的化學(xué)成分中，含有0.8%的蠟質(zhì)，本身的結(jié)構(gòu)中有86%以上的中空率以及纖維壁結(jié)構(gòu)中的微孔，這些使得木棉具有疏水親油性，且具有良好的吸附特性，給木棉針織物的染整過程帶來了一定的麻煩。本文以木棉針織面料為對象，對其進(jìn)行前處理以及染整處理，進(jìn)而研討出適合木棉針織面料的染整工藝，對后續(xù)的研究具有一定的實踐指導(dǎo)意義。

1木棉針織面料的前處理

實驗用織物為木棉/棉(40/60),組織為緯平針組織。由于剛編織所得的坯布中，紗線未經(jīng)過煮練，含有各種雜質(zhì)以及紡織過程中沾上的油污等，所以坯布的色澤不好，吸水性差，手感粗硬，在后續(xù)的染色過程中，會妨礙染料的上染，使得色澤不鮮艷，染色牢度也不好。而針織物的前處理，主要目的是去除坯布上的各種雜質(zhì)和色素，這個過程稱為練漂[2]。

1.1針織物的燒毛

針織物一般不進(jìn)行燒毛，但是對于經(jīng)燒毛絲光的高級紗棉針織品，采取雙燒、雙絲前處理工藝的話，可以獲得更高的品質(zhì)。

1.1.1燒毛設(shè)備與工藝

燒毛設(shè)備采用圓筒針織物燒毛機(jī)，燒毛方式采用一正一反，工藝車速90～100m/min，活口溫度1000℃～1200℃，冷水輥筒溫度60℃冷卻。

1.2精煉

針織物的精煉工藝過程要比機(jī)織物的條件要緩和，但要使針織物上適當(dāng)?shù)乇Ａ粢恍┫炠|(zhì)，以免影響織物的手感，并盡量避免后續(xù)加工中造成縫紉破洞。

根據(jù)精煉原理的分析，可知燒堿是精煉過程中的主要用劑，此外還需加入少量的表面活性劑、亞硫酸氫鈉、硅酸鈉、磷酸三鈉等作為精煉的助練劑。

1.2.1NaOH質(zhì)量濃度對煮練后木棉混紡紗性能的影響

堿煮處理是棉的α纖維素的凈化處理，是纖維中的蠟質(zhì)乳化，脂肪和蛋白質(zhì)水解。NaOH對木棉/棉(40/60)紗線經(jīng)堿煮工藝后的性能如下頁圖1所示，圖中橫坐標(biāo)為NaOH濃度(g/L)。

圖1　NaOH質(zhì)量濃度對煮練后木棉混紡紗斷裂強(qiáng)度的影響

圖2　NaOH質(zhì)量濃度對煮練后木棉混紡紗失重率的影響

圖3　NaOH質(zhì)量濃度對煮練后木棉混紡紗毛效的影響

由圖1中的數(shù)據(jù)可知，隨著NaOH濃度的增加，混紡紗斷裂強(qiáng)度增強(qiáng)，但增幅較小，在NaOH濃度為8g/L左右時，斷裂強(qiáng)度最大，說明由NaOH處理的木棉混紡紗斷裂強(qiáng)力增加，有利于染整的后整理過程；由圖2，圖3可知，隨著NaOH濃度的增加，失重率和毛效都有所增加，并且增加幅度較大，說明NaOH的處理會造成混紡紗的質(zhì)量減少，同時造成紗線的毛細(xì)效應(yīng)增強(qiáng)。

1.2.2精煉設(shè)備及其工藝

1.2.2.1精煉設(shè)備：煮布鍋

煮布鍋是一種間歇式精煉設(shè)備，織物以繩狀形式加工，煮布鍋精煉去除雜質(zhì)效果較好，精煉效果勻，特別對一些緊密織物，效果更顯著。但生產(chǎn)勞動強(qiáng)度較大，生產(chǎn)效率較低。煮布鍋型號為M082。

1.2.2.2精煉工藝

毛坯針織物→進(jìn)鍋→精煉→沖洗→(出鍋)→水洗→(酸洗)→水洗→(純堿中和)→水洗

在此為節(jié)省時間，采用煮練—漂白一浴法。

1.2.2.3漂白

本次實驗采用的是過氧化氫漂白工藝。過氧化氫是一種優(yōu)良的氧化性漂白劑，商品為無色溶液，濃度一般有25%、30%、35%等。過氧化氫漂白得到的產(chǎn)品的白度和白度穩(wěn)定性都較次氯酸鈉漂白的效果要好，而且不易泛黃，對纖維損傷也較小，手感也較好。此外，在過氧化氫漂白的過程中，不會像次氯酸鈉那樣產(chǎn)生有害氣體，有利于環(huán)保和勞動保護(hù)。另外，由于氧漂是在堿性條件下進(jìn)行的，溫度要求也高，所以對煮練的要求較低，有利于練漂過程的連續(xù)化，一定程度上也降低生產(chǎn)成本。

但是，由于過氧化氫較強(qiáng)的氧化性，故其對設(shè)備的要求較高，一般要采用不銹鋼材料，所以設(shè)備成本也較高。

1.2.2.4過氧化氫的漂白方法及工藝

本實驗采用煮練—漂白一浴法

(1)工藝處方如下：

NaOH12～18g/L

30% H2O210g/L

40%Be Na2SiO310g/L

精煉劑2g/L

亞硫酸鈉2g/L

浴比1∶20

(2)工藝流程

進(jìn)缸 → (煮練) → (水洗) → 漂白 → 水洗

(3)步驟

將需要進(jìn)行前處理的織物稱重，根據(jù)浴比量取適量的水，按照計算好的量量取氫氧化鈉、穩(wěn)定劑、精煉劑，配置成煮練液，攪拌均勻后放入織物。2min后在加入稀釋過的雙氧水。隨即升溫至90℃，處理30min。然后熱水洗，冷水洗，準(zhǔn)備染色。

2木棉針織面料染整工藝設(shè)計

本次實驗采用浸染工藝，使用一浴兩段法。此法是把染料、鹽等預(yù)先配制成染液，在染物浸染吸附染料完成后，再加堿劑進(jìn)行固色，該種工藝質(zhì)量較容易控制、色差較小但是不可以續(xù)缸生產(chǎn)。實驗中改變電解質(zhì)和純堿的密度，各組對照以確定這兩者濃度的改變對染色效果的影響。

2.1工藝準(zhǔn)備

2.1.1染料的選擇

木棉的主要成分為天然纖維素纖維，天然纖維素纖維的上染主要采用活性染料。在此選用國產(chǎn)X型活性染料。國產(chǎn)X型染料屬于二氯均三嗪型活性染料，在較低的溫度和較弱的堿性條件下即可上染，染色工藝條件的要求較溫和[3]。

2.1.2中性電解質(zhì)

活性染料的直接性較低，所以其電解質(zhì)的選用量也較直接染料要高。在此選用NaCl加入到吸附浴中作為促染劑，提高染色過程中活性染料的吸附速率、上染百分率及纖維上的吸附密度?；钚匀玖虾屠w維素離子都帶有負(fù)電荷，因此增加食鹽的濃度的話，溶液中的離子濃度也得到提高，進(jìn)而加速活性染料和纖維素之間的反應(yīng)[4]。

2.1.3染色溫度及升溫曲線

在實驗室選用的X型活性染料染色溫度為40℃，固色溫度為60℃左右。根據(jù)這兩個溫度，設(shè)計出一個合理的升溫曲線。升溫時速度不能過快。

2.1.4浴比

浴比主要與染色設(shè)備有關(guān)[5]。本次染色實驗使用小型水浴鍋，為提高染料利用率，使用小浴比。

2.1.5參數(shù)設(shè)置

根據(jù)設(shè)計好的升溫曲線，設(shè)置水浴鍋的參數(shù)。

2.2工藝流程

木棉針織面料坯布→煮練(漂白)→水洗→染色→水洗→皂煮→烘干→后整理

2.3小樣實驗

2.3.1實驗器材與實驗材料

(1)器材準(zhǔn)備

震蕩水浴鍋 ×1

錐形瓶(橡膠塞)×25

溫度計 ×1

玻璃棒 ×2

電子天平 ×1

燒杯 若干

剪刀 ×1

(2)材料準(zhǔn)備

食鹽

無水Na2CO3

X型活性染料紅、黃、藍(lán)

2.3.2小樣準(zhǔn)備

坯布經(jīng)過煮練、漂白等前處理工序后，取出適當(dāng)?shù)拿媪?，剪?0cm×10cm的布片。經(jīng)過稱量，得知10×10的布片的質(zhì)量大致為2g。利用電子天平，用剪刀將布片修整，質(zhì)量控制在2g，上下誤差2%。這樣做有利于后續(xù)工序中浴比的控制，染料、電解質(zhì)、純堿的添加，更有利于各組實驗間的對比[6]。

實驗共有紅、黃、藍(lán)三中顏色，每種顏色一組。每組內(nèi)控制NaCl和Na2CO3兩個變量，每個變量取5個梯度。則共需要布片5×5×3=75片布片。準(zhǔn)備好75片重量為2g的布片后，將其一一進(jìn)行編號：R1、R2、R3……R25；Y1、Y2、Y3……Y25；B1、B2、B3……B25。編號完成后先放置好。

2.3.2工藝處方

(1)活性紅

活性紅 B-2BF2%

NaClX

無水Na2CO3Y

浴比1 : 40

溫度60℃

時間80min

(2)活性黃

活性黃 B-4RFN2%

NaClX

無水Na2CO3Y

浴比1 : 40

溫度60℃

時間80min

(3)活性藍(lán)

活性深藍(lán) B-2GLN2%

NaClX

無水Na2CO3Y

浴比1 : 40

溫度60℃

時間80min

準(zhǔn)備的布片小樣單片重量為2g，根據(jù)工藝處方中的數(shù)據(jù)計算而得：染一個小樣需要染料0.08g；需要蒸餾水80mL。NaCl及Na2CO3的濃度在本實驗中為變量，根據(jù)經(jīng)驗及各種資料，兩者在實驗中設(shè)有如表1所示的濃度梯度。

表1　NaCl和Na2CO3的濃度梯度

由布重與浴比已經(jīng)計算出蒸餾水的量為80mL，由此可根據(jù)NaCl和Na2CO3的濃度計算出兩者的質(zhì)量，具體如表2所示。

表2　NaCl和Na2CO3的質(zhì)量梯度

2.3.3升溫曲線

根據(jù)所采用的活性染料的性質(zhì)設(shè)計出一個合理的升溫曲線，如下所示：

2.3.4實驗過程

(1)染液配置

每份染料需要稱取0.04g，若一一單獨稱取，誤差較不易控制。在本實驗中，為縮小誤差，將所需的一種染料一次性稱取完畢，配置成較高濃度的溶液后再配置所需的染液[7]，以活性紅B-2BF具體計算及操作如下：

由于鹽和純堿的濃度都有5個梯度，每個實驗組內(nèi)就需要用到25個實驗對象。然一個布片需要的染料為0.04g，共需染料1g。使用電子天平一次性稱取20g的活性紅B-2BF，將其至于一個錐形瓶中，配制成250mL的溶液，充分搖晃使其混合均勻。染料與水混合均勻后，每次取出10mL的溶液來配置實驗所需的染液[8]。

活性黃 B-4RFN和活性深藍(lán)B-2GLN的配置方式也同上。

(2)試劑稱取

按照實驗前的計算，將鹽按1.6g、3.2g、4.8g、6.4g的質(zhì)量稱取，每種質(zhì)量稱取5份，共計20份；純堿按0.4g、0.8g、1.2g、1.6g的質(zhì)量稱取，每種質(zhì)量也稱取5份，共20份。稱好后放置在一個安全的地方。

(3)編號

將實驗對象分組編號，以明確每個實驗對象鹽和純堿的用量，具體編號如表3-5所示，表中，第一橫列表示鹽的質(zhì)量克數(shù)；第一縱行表示的為純堿的質(zhì)量克數(shù)。

表3　紅組實驗編號

表4　藍(lán)組實驗編號

表5　黃組實驗編號

(4)染色

在錐形瓶中加入計算好量的水，升溫至40℃，加入配置好的染料，運(yùn)轉(zhuǎn)2min，是染液均勻混合。放入小樣布片，5min后加入一半的食鹽，再過5min加入另一半的食鹽。維持40℃至20min，然后以1℃/min的速率升溫至60攝氏度。升溫完畢，加入一半的純堿，10min后加入剩下的一般純堿。20min后，固色完畢，關(guān)閉機(jī)器，撈出布片，水洗后，按照皂煮工藝處方進(jìn)行皂煮。最后得到的布片晾干，為后續(xù)測試做準(zhǔn)備。

2.4K/S值測試分析

實驗結(jié)束對小樣進(jìn)行K/S值得測定，進(jìn)行比較，選擇合適的工藝，再進(jìn)行成衣染色。實驗測定數(shù)據(jù)，鹽的濃度對K/S的影響如表6所示。

表6　不同鹽濃度對K/S的影響

表7　碳酸鈉的濃度對K/S的影響

根據(jù)以上兩表中的數(shù)據(jù)，分析可知食鹽的最佳用量為40g/L，純堿的最佳用量為15g/L。

以此可得出最佳工藝如下

染料(o.w.f)2%

NaCl(g/L)40

無水Na2CO3(g/L)15

浴比1∶40

固色溫度60℃

時間80min

3結(jié)語

木棉纖維質(zhì)輕柔軟[9]、中空表面有蠟質(zhì)，具有疏水親油特性[1]，因此，在染整過程中，前處理和染色過程困難較多。直接染料上染率高，但染色牢度不高[1]；活性染料上染率不高，通過鹽促染可以提高上染率但鹽量消耗較高。本文通過對K/S值進(jìn)行分析，得出最佳染整工藝，對木棉在服用染色處理方面具有一定的借鑒意義。

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Study of Dyeing and Finishing Technology of Kapok/Cotton Knitted Fabric

LIHui-gai1,ZHANGZhen-fang1,WANMing2

(1. Jiangxi Provincial Modern Research Center of Clothing Engineering Technology,Jiangxi Institute of Fashion Technology, Nanchang 330201;2. School of Textile and Materials, Xi’an Polytechnic University, Xi’an 710048)

Abstract:The poor dyeing appearance of kapok fiber greatly limits its application in knitted garments. In order to explore the dyeing and finishing technology of kapok, the pretreatment of kapok/cotton knitted fabrics was made and then the fabric was dyed with reactive dyes to conduct the research. By analyzing K/S value, the technology was best when the dosage of salt was 40g/L and soda ash was 15 g/L.

Key words:kapokpretreatmentreactive dyedyeing and finishing technology

中圖分類號：TS193

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-5580(2016)02-0089-05

收稿日期：2016-02-15

第一作者：李會改(1988-)，女，碩士，研究方向：功能性紡織品的研究與開發(fā)。