純棉織物的醚化2D樹脂成衣免燙整理

王英強(qiáng)，紀(jì) 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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)一直倍受人們的青睞，但存在著抗皺性差的缺點(diǎn)[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(shì)成為當(dāng)前純棉免燙整理的熱點(diǎn)[3－4]。

此外，根據(jù)整理對(duì)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(wèn)題，并且成衣免燙工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單[5]，因此選用成衣免燙技術(shù)作為本文實(shí)驗(yàn)的整理工藝路線。本文主要重點(diǎn)對(duì)成衣免燙中布面的整理效果進(jìn)行研究，故以織物作為研究對(duì)象，在此予以說(shuō)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(hù)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(biāo)，以確定最佳的工藝參數(shù)[6]。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究醚化2D樹脂質(zhì)量濃度對(duì)織物折皺回復(fù)角、斷裂強(qiáng)力、撕破強(qiáng)力的影響，并對(duì)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(shí) 驗(yàn)

1.1 材料與儀器

織物:純棉府綢，以下簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(hù)劑HDP、滲透劑MRZ(工業(yè)品，巴斯夫(中國(guó))有限公司)，柔軟劑NUP(工業(yè)品，昂高化工(中國(guó))有限公司)。

設(shè)備和儀器:NS-2421噴藥機(jī)、NS-2800烘干機(jī)、NS-9259平壓機(jī)、NFS-4000烘箱(藝誠(chéng)機(jī)械有限公司)，Shirley折皺回復(fù)測(cè)試儀、H5KL型萬(wàn)能強(qiáng)力儀(美國(guó)Tinius Olsen Ltd公司)，Elmendorf撕破強(qiáng)力儀(James H.Heal公司)。

1.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為研究醚化2D樹脂F(xiàn)-AP、催化劑FM、保護(hù)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(gè)因素，在預(yù)實(shí)驗(yàn)的工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，每種助劑選取3個(gè)質(zhì)量濃度，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，因素水平表見表1。

表1 正交試驗(yàn)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(jì)出18組不同配比的試驗(yàn)方案對(duì)純棉府綢織物做免燙整理，正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)施方便、高效、帶液率控制相對(duì)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(cè)試

回復(fù)角按照GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復(fù)性的測(cè)定回復(fù)角法》測(cè)定?？椢锲秸劝凑誈B/T 13769—2009《紡織品評(píng)定織物經(jīng)洗滌后外觀平整度的試驗(yàn)方法》測(cè)定，確定試樣的外觀平挺度級(jí)數(shù)，也稱平整度等級(jí)?？椢飻嗔褟?qiáng)力參照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》測(cè)定?？椢锼浩茝?qiáng)力按照GB/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(qiáng)力的測(cè)定》測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 整理液中助劑對(duì)棉織物性能的影響

根據(jù)1.2中給出的18個(gè)抗皺整理試驗(yàn)方案測(cè)試整理后織物的各項(xiàng)性能，整理后織物的性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 整理后織物性能測(cè)試結(jié)果

按照企業(yè)要求，織物拉伸斷裂強(qiáng)力≥200 N。由表3還可以發(fā)現(xiàn)，18個(gè)試樣方案的拉伸斷裂強(qiáng)力都達(dá)到合格要求以上；對(duì)照1.2中的實(shí)驗(yàn)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(qiáng)力明顯減小，而FM、HDP、NUP對(duì)棉織物斷裂強(qiáng)力的影響相對(duì)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(qiáng)力不達(dá)標(biāo)，GB∕T 2660—2017《襯衫》中也對(duì)撕破強(qiáng)力做出≥7 N的規(guī)定，且實(shí)際中，往往緯向撕破強(qiáng)力要低于經(jīng)向撕破強(qiáng)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(qiáng)力、經(jīng)向撕破強(qiáng)力都達(dá)到要求的情況下，重點(diǎn)選擇緯向撕破強(qiáng)力來(lái)分析強(qiáng)力問(wèn)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(qiáng)力減小趨勢(shì)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(duì)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(qiáng)力和折皺回復(fù)角2個(gè)指標(biāo)，利用SPSS軟件進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果如表4、5所示。無(wú)論是對(duì)緯向撕破強(qiáng)力還是折皺回復(fù)角的主體間效應(yīng)檢驗(yàn)中，僅F-AP的sig值均小于0.05，說(shuō)明F-AP對(duì)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(qiáng)力減小，折皺回復(fù)角增大。

由表3知撕破強(qiáng)力都已達(dá)標(biāo)，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(biāo)，又對(duì)四者做了極差分析，了解F-AP、FM、HDP、NUP對(duì)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(qiáng)力的主體間效應(yīng)檢驗(yàn)

表5 折皺回復(fù)角的主體間效應(yīng)檢驗(yàn)

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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)棉織物拉伸斷裂強(qiáng)力的影響

根據(jù)1.4中織物拉伸斷裂強(qiáng)力的實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)不同質(zhì)量濃度整理后的織物進(jìn)行拉伸斷裂強(qiáng)力測(cè)試，F(xiàn)-AP質(zhì)量濃度與織物拉伸斷裂強(qiáng)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(qiáng)力的關(guān)系

從圖1可知，拉伸斷裂強(qiáng)力隨F-AP質(zhì)量濃度的增大而減小，且減小的趨勢(shì)慢慢變緩，是由于織物整理過(guò)程中交聯(lián)劑分子要經(jīng)歷分子由高濃度擴(kuò)散至低濃度的過(guò)程，醚化2D樹脂分子較小能夠迅速進(jìn)入纖維內(nèi)部發(fā)生交聯(lián)，纖維上的反應(yīng)點(diǎn)位減少，且先進(jìn)入纖維無(wú)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(jìn)入形成有效交聯(lián)，拉伸斷裂強(qiáng)力也趨于穩(wěn)定[7－9]。

2.2.2 對(duì)棉織物撕破強(qiáng)力的影響

根據(jù)1.4中織物撕破強(qiáng)力的實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)不同質(zhì)量濃度整理后的織物進(jìn)行撕破強(qiáng)力測(cè)試，F(xiàn)-AP質(zhì)量濃度與織物撕破強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)力減小，這是由于撕裂強(qiáng)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(jìn)入纖維內(nèi)部而附著在纖維表面，撕裂過(guò)程中是經(jīng)紗與緯紗間的摩擦阻力逐步增大，2個(gè)系統(tǒng)間的紗線受醚化2D樹脂固結(jié)不易滑動(dòng)，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(qiáng)力減小明顯[10－11]。

圖2 F-AP質(zhì)量濃度與織物撕破強(qiáng)力的關(guān)系

2.2.3 對(duì)棉織物免燙性的影響

根據(jù)1.4中織物平整度的實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)不同質(zhì)量濃度整理后的織物進(jìn)行折皺回復(fù)角和平整度等級(jí)測(cè)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(duì)斷裂強(qiáng)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(dāng)F-AP達(dá)到一定濃度時(shí)，與纖維大分子鏈中的羥基充分反應(yīng)，交聯(lián)程度達(dá)到飽和，故折皺回復(fù)角不再增大。此外，對(duì)同一塊織物而言，折皺回復(fù)角與平整度等級(jí)基本成正相關(guān)，進(jìn)一步驗(yàn)證了以折皺回復(fù)角大小來(lái)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(duì)抗皺整理效果有顯著性影響，催化劑FM、柔軟劑NUP、保護(hù)劑HDP，對(duì)抗皺整理效果的影響較??；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(dāng)醚化2D樹脂質(zhì)量濃度超過(guò)160 g/L時(shí)，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(qiáng)力損失明顯，可見織物折皺回復(fù)角與強(qiáng)力的大小有著最佳平衡點(diǎn)。

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