Lyocell/棉混紡面料的染整性能研究

李 琪，吳華平，殷 英，方 斌，李 軍，沈佳盈

[現代紡織技術創(chuàng)新中心（鑒湖實驗室），浙江 紹興312000]

Lyocell 纖維被譽為21 世紀綠色纖維，它是以N-甲基嗎啉-N-氧化物（NMMO）為溶劑，通常用濕法紡絲工藝制得的再生纖維素纖維，幾乎兼顧了現有化學纖維中再生纖維、合成纖維的優(yōu)點，又避開了這2 種纖維的缺陷[1]。

Lyocell 纖維與棉纖維、粘膠纖維相比，化學組成相同，皆屬纖維素纖維，但其無論是物理形態(tài)還是超分子結構都與后兩者有著很大的不同（見表1）[2]，實屬高結晶纖維素纖維，結晶度是普通粘膠纖維的1.7 倍。根據交聯(lián)程度的不同，Lyocell 纖維可分為普通型（G100 纖維）、半交聯(lián)型（LF 纖維）和全交聯(lián)型（A100纖維）[3]。另外，Lyocell 纖維橫截面呈圓形或橢圓形，纖維表面光滑，彈性回復性較差，生產中易產生折皺和橫檔疵點，特別是停機時間越長，開車橫檔問題越明顯。而Lyocell 纖維受機械摩擦后外層纖維易發(fā)生斷裂，形成毛羽，特別是在濕態(tài)下，未交聯(lián)型Lyocell 纖維會產生明顯的原纖化現象，嚴重時會纏繞形成球粒，影響織物表面質量和染色均勻度，因此其染色性能具有一定特殊性，是產業(yè)界研究的熱點。季莉等[4]為了避免織物的擦傷和折皺問題，采用冷軋堆前處理和冷軋堆染色加工方法，并采用了低溫等離子體處理技術和改性殼聚糖整理劑相結合的方式，賦予織物優(yōu)異的抗菌和防皺性能。

表1 Lyocell 纖維、棉纖維、粘膠纖維的微結構參數及物理性能

本文從產業(yè)化生產實際出發(fā)，對100% Lyocell 纖維、50/50 Lyocell/棉、100% 棉纖維3 種不同成分、相近規(guī)格織物的坯布的染色工藝及數據進行對比分析，研究Lyocell/棉混紡面料的染整工藝及性能，為Lyocell/棉混紡面料的產業(yè)化生產提供參考。

1 試驗部分

1.1 原料品種規(guī)格

試驗品種的組織結構均為平紋組織，均采用噴氣織造工藝制備，具體數據如表2 所示。

表2 實驗面料坯布規(guī)格

1.2 前處理試驗

3 種規(guī)格織物的前處理工藝統(tǒng)一采用退煮漂一浴法，浴比均為1∶30，具體配方及流程如表3 所示。

表3 退煮漂一浴法前處理工藝配方（單位：g/L)

1.3 絲光工藝及染色工藝配方

1.3.1 絲光工藝及配方

取4 種堿液濃度對樣布進行絲光處理，絲光的堿液濃度如表4 所示。

表4 絲光的堿液濃度（單位：g/L)

將3 個品種的織物在一定的張力下分別進行4 種濃度的堿液處理1min，后經85℃熱水洗3 遍、常溫水洗2 遍，最后充分水洗烘干，以確保后續(xù)染色效果。

1.3.2 染色工藝及配方

3 個品種織物的染色工藝及配方如下所示。

活性染料：活性紅1.0%（o.w.f），活性黃1.5%（o.w.f），活性藍1.5%（o.w.f）。

元明粉：60g/L。

純堿：30g/L。

浴比：1∶30 。

保溫條件：60℃，60min。

染色后，用2g/L 皂洗劑充分皂洗，水洗后烘干。

染色工藝流程如圖1 所示。

圖1 染色工藝曲線圖

1.4 測試

1.4.1 失重率測試

1.4.2 絲光布毛效測試

依據工廠實際生產操作與經驗，毛效按下述方式測試：取樣30cm×5cm，置色液中30min，記錄色液在布上上升的高度，以cm 表示。

1.4.3 白度測試

使用白度儀（型號WSB-VI），按照GB/T 7974—2002 分別進行測試。

1.4.4 上染率測試

測試設備選用SG-723 型分光光度計。

測試流程為：首先測定初始染液的吸光度A0，待染色結束后再測定染色殘液的吸光度A1；其次將3 個品種織物經過皂洗（95℃洗10min，浴比1∶40，2g/L 標準皂粉）、水洗，取得水洗液；最后將上述染色殘液、皂洗液和水洗液各取5mL 進行混合，再測定混合溶液的吸光度A2。

按公式（2）計算上染率[5]。

式中：A0為初始染液稀釋m0倍后在最大吸收波長處的吸光度；A1為染色殘液稀釋m1倍后在最大吸收波長處的吸光度。

1.4.5 上染速率曲線的測定

測試樣在60℃入染后加NaSO4，在40min 后加Na2CO3，以后每隔10min 分別測定染料的上染百分率，繪制上染速率曲線[6]。

1.4.6 表觀深度及深染性(K/S 值)的測定

K/S 值采用Datacolor SF600 型測色配色儀進行測試，選取D65 光源數值，10°視角測定。將染色后的織物對折2 次，取3 個點進行測試，結果取平均值。最終按照Kubela-Munk 函數（見式3），計算出K/S 值。

式中：K 為被測物體的吸收系數；S 為被測物體的散射系數；R 為被測物體為無限厚時的反射率。

2 結果與討論

2.1 坯布的白度分析

從3 種織物坯布表面可以看出，100% Lyocell 坯布布面較白較干凈；50/50 Lyocell/棉坯布布面較黃，有較多棉籽殼；純棉坯布布面最黃，有少許棉籽殼；50/50 Lyocell/棉坯布比純棉坯布略白，但是布面棉籽殼略多。在與Lyocell 纖維混紡的時候可以采用等級略低的棉花，這是因為Lyocell 纖維的存在可以彌補低等級棉的不足，從而得到性價比高的產品。

3 個品種坯布的白度測試數據見表5。從表5 中3個品種坯布的白度測試數據可以看出，100% Lyocell坯布白度值已經很高，達到可染基本色的要求（在印染企業(yè)生產實際中，面料的白度值高于76，即可達到可染基本色要求）；但是，50/50 Lyocell/棉坯布和100%棉坯布的白度不能達到可染基本色的基本要求，須經過前處理。

表5 不同規(guī)格織物坯布的白度值

2.2 退煮漂工藝結果分析

3 個品種織物經過退煮漂前處理工藝后，面料的失重率、毛效值和白度值如表6 所示。

表6 前處理面料的失重率、毛效值以及白度值的數據對比

根據退漿失重率數據分析，100% Lyocell 面料的上漿量最少，大約為5%，50/50 Lyocell/棉坯布的實際上漿量大約為7%（其余3%為半纖維素纖維、棉蠟、棉籽殼等雜質），100% 棉的實際上漿量大約為12%（其余3%為棉蠟、棉籽殼等雜質）；Lyocell/棉混紡面料的上漿量低于100% 棉面料的上漿量約35%。因此，100% Lyocell、50/50 Lyocell/棉坯布的退漿工藝有明顯的成本優(yōu)勢：在上漿環(huán)節(jié)，相比于100% 棉可節(jié)省漿料5%；在退漿環(huán)節(jié)，100% Lyocell 織物相對100% 棉、Lyocell/棉織物可節(jié)省堿用量50%左右。

表6 中3 個經退煮漂工藝樣品的毛效值、白度值實驗數據顯示，100% Lyocell 織物退漿時液堿用量5g/L左右，50/50 Lyocell/棉、100% 棉坯布退漿時液堿用量10g/L 左右進行退漿后，均可以用于后續(xù)試驗染色。

因此，在生產中，在相同的前處理退煮漂工藝流程下，50/50 Lyocell/棉織物可采用輕度的前處理工藝，在生產中即可滿足基本染色的要求。

2.3 絲光工藝結果分析

不同的絲光堿液濃度對3 個品種織物的毛效和白度值影響如表7 所示。通過不同濃度的絲光堿液處理后，結合織物的毛效值、白度值等數據，可以看出其毛效值、白度值相較于坯布均有提升。這是因為纖維膨脹度增加，使得纖維內部承載染料的縫隙和孔洞增加，有利于纖維表面擴散邊界層的染料更加容易擴散及被吸附。經160g/L 堿液絲光處理后的毛效值、白度值提高較為明顯，更有利于后續(xù)織物的染色試驗。

表7 絲光工藝后的試樣毛效值和白度值

絲光工藝對織物上染率的影響見表8。由表8 數據可以看出：經過絲光工藝后的織物，上染率數值均明顯大于未經過絲光工藝的樣品；100% Lyocell 織物上染率隨著絲光的堿液濃度的增加而呈現拋物線變化，當堿液濃度達到120g/L 時，上染率數值最高，染色效果最佳，隨后當堿液濃度超過120g/L 后，織物上染率反而下降，當堿液濃度超過230g/L 后趨于平穩(wěn)。

表8 絲光工藝對織物上染率的影響

此外，從上染率的差值和上染率曲線圖（見圖2）可以看出，絲光的堿液濃度的增加，有利于提升Lyocell 纖維和棉纖維的同色性能，從而提高織物勻染性；當絲光的堿液濃度達到220g/L 時，Lyocell 織物與棉織物的同色性能最佳，最有利于后續(xù)的均勻染色。

2.4 染色工藝結果分析

活性染料對3 種織物的上染率、K/S 值測試數據如表9 所示。

表9 染色上染率及K/S 值

從表9 中的上染率數據可以看出，同一染色工藝條件下，100% Lyocell 織物的上染率最高，達到相同染色深度時所需染料最少；50/50 Lyocell/棉混紡織物的上染率與100% 棉織物接近?？梢姡m然Lyocell 纖維的結晶度和取向度比較高，但具有優(yōu)良的染色性能，對活性染料具有比棉纖維更高的吸附性能及固著率，因此適合棉纖維染色的活性染料也完全適合Lyocell纖維的染色。另外，Lyocell 纖維遇水膨脹現象明顯，使得染料在纖維內擴散所需的孔道體積和數量增大，提高了染料在纖維內的擴散性能，在相同的染色時間內有利于染料上染。

從表9 中的K/S 值數據可以看出，同一染色工藝條件下，Lyocell 纖維可獲得很高的表觀深度，具有優(yōu)良的深染性，其表觀深度約為棉纖維的1 倍，而50/50 Lyocell/棉混紡織物表觀深度略低于純棉織物。但是，實際目測條件下Lyocell/棉混紡織物的染色深度比100% 棉高。可見，K/S 值并不能反映不同織物間的深淺度，主要因為Lyocell/棉混紡織物的設計進一步控制了Lyocell 纖維的原纖化問題，提高了紗線的光潔度，當測試光線照射到Lyocell/棉混紡織物表面時，形成了比一般織物更強的反射性，導致其K/S 測試值比100%棉低。

3 結語

Lyocell 纖維與棉纖維混紡的時候可以采用等級略低的棉纖維，這是因為Lyocell 的存在可以彌補低等級棉白度值的不足，從而降低生產成本，開發(fā)出性價比高的產品。

優(yōu)化得出絲光工藝中堿濃度這一重要因素，認為當絲光工藝的堿液濃度為220g/L 時，Lyocell 纖維與棉纖維上染率相差無幾，具有最佳同色性能，有助于提高Lyocell/棉混紡織物的染色均勻性，為產業(yè)化生產提供了參考。

同一染色生產工藝條件下，100% Lyocell 纖維具有較高的表觀深度，其表觀深度約為棉纖維的1 倍，而50/50 Lyocell/棉混紡織物表觀深度略高于100% 棉織物，但是其K/S 值卻低于純棉織物。分析主要原因為Lyocell/棉混紡織物的設計進一步控制了Lyocell 纖維的原纖化問題，提高了紗線的光潔度，當測試光線照射到Lyocell/棉混紡織物表面時，形成了比一般織物更強的反射性，導致其K/S 測試值比純棉低，為開發(fā)和豐富Lyocell/棉混紡織物產品提供了參考。