ＤｕＰｏｎｔ^ＴＭＳｏｒｏｎａ在精毛紡面料上的應(yīng)用

吳　濤　黃曉亮　姜紅飛　蔡　喆　翁文瑾

常規(guī)毛/滌制服面料具有挺括、有身骨、滑爽等特性,但在使用過(guò)程中還存在抗皺性、彈性差的缺點(diǎn),部分高緊度面料手感過(guò)于板硬、毛感不足等問(wèn)題;而美國(guó)DuPont(杜邦)公司的Sorona?聚合物為此提供了一個(gè)良好的解決方案。用Sorona?制成的纖維具有出色的拉伸回彈性能,可滿(mǎn)足制服面料對(duì)微彈性能的需求。Sorona?和毛纖維相近的低初始模量,可賦予面料柔軟手感。

江蘇丹毛紡織股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)丹毛)與美國(guó)杜邦公司攜手開(kāi)發(fā)了新一代毛感強(qiáng)的毛混紡面料,將Sorona?纖維和毛混紡,從而極好地改善了常規(guī)毛/滌面料的彈性和抗皺性能。毛/滌面料常采用傳統(tǒng)的毛染整工藝,包括充分的洗、煮等濕整環(huán)節(jié)和蒸呢等干整環(huán)節(jié),以保證在充足的濕熱條件下整理出毛纖維的特質(zhì),但工藝流程過(guò)長(zhǎng),導(dǎo)致生產(chǎn)成本高;而采用原液著色的Sorona?和條染毛混紡紗,借鑒毛染整工藝原理,在化纖織物染整線(xiàn)上能進(jìn)行高效短流程的染整加工工藝,從而開(kāi)發(fā)出新一代具有制程節(jié)能而性能優(yōu)良的原液染色Sorona?/毛混紡面料。

1Sorona?纖維產(chǎn)品的特點(diǎn)

Sorona?是由杜邦公司最新實(shí)現(xiàn)工業(yè)化開(kāi)發(fā),并取得重大成功的新型聚酯原料。用它制成的纖維綜合了錦綸的柔軟性、腈綸的膨松性、滌綸的抗污性,加上其固有的彈性功能,將各種纖維的優(yōu)良服用性能優(yōu)點(diǎn)集于一身,并且具備了適應(yīng)規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)越條件,成為具有廣闊應(yīng)用領(lǐng)域的一種新的大類(lèi)纖維。

Sorona?制成的纖維,其表面形態(tài)結(jié)構(gòu)基本上與滌綸相似,而晶體內(nèi)的分子結(jié)構(gòu)呈螺旋形且大分子的“奇碳結(jié)構(gòu)”決定了該纖維具有高彈性和良好的彈性回復(fù)性(圖 1)。就拉伸性能而言,Sorona?纖維的相對(duì)斷裂強(qiáng)度比PET要低20% ～ 30%,但它具有優(yōu)異的拉伸回復(fù)性。即使做 10 次拉伸循環(huán),Sorona?纖維仍能顯示良好的回彈性,不僅高于錦綸更高于其它聚酯纖維。

與PET纖維相比較,Sorona?纖維具有顯著的易染性。這是因?yàn)镾orona?纖維的玻璃化溫度為 50 ～ 55 ℃,能在無(wú)載體的情況下常壓沸染。同時(shí)在相同的染色溫度下,染料在Sorona?中的滲透深度明顯高于PET,而且色澤均勻,堅(jiān)牢度高,舒適性良好。由于Sorona?纖維特殊的分子鏈構(gòu)象和優(yōu)異的拉伸回彈性,因此采用熱空氣卷曲工藝使制得的 Sorona?高度蓬松,從而手感柔軟;由于它的吸水性能較差,具有較好的干爽性即“洗可穿”性能;它的楊氏模量較低,懸垂性能好。Sorona?是化纖原料中第一個(gè)創(chuàng)新使用了生物技術(shù)的產(chǎn)品,它的主要生產(chǎn)原料為1,3 – 丙二醇(或稱(chēng)為PDO,約占原料總重量的 37%)和對(duì)苯二甲酸(PTA)。杜邦公司利用玉米糖這種天然可再生的資源,用發(fā)酵工藝和生物催化劑成功生產(chǎn)了生物法PDO。用生物法PDO生產(chǎn)的Sorona?聚合物意味著:37% 的生產(chǎn)原料來(lái)自于非石油的可循環(huán)再生資源(目前是玉米糖份),從而為化纖行業(yè)增添了一份環(huán)保貢獻(xiàn)。使用Sorona?意味著:

(1)保護(hù)了有限的石油資源:節(jié)約使用 37% 的石油,生產(chǎn) 100 萬(wàn)磅的生物基PDOTM每年將節(jié)約相當(dāng)于 1 000 萬(wàn)加侖的石油;

(2)在生產(chǎn)中減少了溫室氣體的排放:與尼龍切片的加工過(guò)程相比,約減少了 63% 的溫室氣體排放;

(3)消耗更少的能源:與尼龍相比,聚合物生產(chǎn)中減少使用了 30% 的能源;

(4)Sorona?的出色性能組合為纖維和面料的開(kāi)發(fā)提供了靈活性,從輕薄的內(nèi)衣到厚實(shí)的外套,從運(yùn)動(dòng)裝到戶(hù)外休閑裝。

本文將著重介紹Sorona?在精紡面料上的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

2Sorona?纖維在精紡彈力面料上的應(yīng)用

基于對(duì)Sorona?纖維性能的分析,并利用其特點(diǎn),丹毛紡織對(duì)染色工藝、紡紗工藝、織造工藝、染整工藝作了調(diào)整,通過(guò)優(yōu)化纖維配比,突出Sorona?纖維的彈性特點(diǎn),并解決了染整的縮率問(wèn)題,將Sorona?纖維應(yīng)用于精紡彈力產(chǎn)品,開(kāi)發(fā)出新型的Sorona?彈性系列精紡面料。

2.1關(guān)鍵工藝技術(shù)

2.1.1設(shè)計(jì)思路

(1)織物參數(shù)見(jiàn)表 1。

(2)工藝流程

條染:染色 → 復(fù)洗 → 拼毛 → 復(fù)精梳;

紡部:混條 → 頭針、二針、三針 → 頭粗 → 粗紗 → 細(xì)紗 → 自動(dòng)絡(luò)筒 → 蒸紗;

織部:整經(jīng) → 穿綜 → 織造;

生修:坯檢 → 生修;

后整理:燒毛 → 平洗連煮 → 繩狀洗呢 → 煮呢 → 烘干 → 剪毛 → 定形 → 柔軟 → 罐蒸 → 預(yù)縮。

(3)主要設(shè)備

條染:染缸、復(fù)洗車(chē)、精梳機(jī);

紡部:自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)、倍捻機(jī);

織部:Picanol(必佳樂(lè))劍桿織機(jī)、Smit(斯密特)織機(jī);

后整理:洗呢機(jī)、烘呢機(jī)、蒸呢機(jī)(KD95、TMT)。

2.1.2解決的關(guān)鍵技術(shù)

(1)紡紗

由于羊毛、Sorona?纖維和滌綸混紡的紗線(xiàn)均勻度比較差,針對(duì)這種情況,從紡紗的溫濕度、和毛油及抗靜電劑的選擇、自動(dòng)絡(luò)筒及蒸紗工藝著手,制定了合理可行的工藝,從而保證了紗線(xiàn)的內(nèi)在質(zhì)量。

(2)織造

選用Picanol劍桿織機(jī),主要目的是確保劍桿在進(jìn)出梭口時(shí)不受上下層經(jīng)紗擠壓而引起斷經(jīng)。同時(shí),為了開(kāi)清梭口、順利引緯,使梭口的高度為 32 cm,綜平時(shí)間的遲早對(duì)織造效率和織物的質(zhì)量均有很大的影響,為了開(kāi)清梭口,減少筘對(duì)經(jīng)紗的摩擦,結(jié)合紗線(xiàn)的支數(shù)、特性及織物的組織,將開(kāi)口時(shí)間設(shè)定為 315°。左邊絞邊平綜時(shí)間為 298°,使布邊成形良好;右邊絞邊平綜時(shí)間為 312°。適當(dāng)?shù)纳蠙C(jī)張力能使斷頭率降至最低,并可使織物具有較好的外觀效應(yīng)和物理機(jī)械性能,因此,對(duì)該織物配置 170 kg的上機(jī)張力,成功解決了紗線(xiàn)之間粘連嚴(yán)重的問(wèn)題,保證經(jīng)紗少斷頭,不易產(chǎn)生繃斷等疵點(diǎn)。

(3)染整工藝

在染整過(guò)程中,由于該產(chǎn)品為Sorona?纖維與羊毛混紡的織物,必須在后整理中實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)意的風(fēng)格,即既有滌綸的滑、挺、爽,又要保證彈性,經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn),制訂了具體的工藝流程。

平洗連煮:使緯向收縮,突出緯向彈性;

繩狀洗呢:溫度定在 45 ℃,時(shí)間為 60 min,在濕態(tài)下充分消除應(yīng)力,充分收縮,并達(dá)到柔軟的手感;

煮呢:溫度定在 80 ℃,時(shí)間為 40 min,給予一定濕定形及柔滑的表面;

烘干:經(jīng)向大超喂,緯向小開(kāi)幅,賦予經(jīng)緯收縮,并初步定形;

定形:不必高溫定形,170 ℃左右即可,賦予經(jīng)向超喂和緯向收縮度;

柔軟:使織物具有柔軟、滑糯的手感;

罐蒸:進(jìn)一步經(jīng)緯定形,并賦予滑糯的織物手感;

預(yù)縮:松弛整理過(guò)程中的應(yīng)力,使織物彈性更好。

該產(chǎn)品質(zhì)量要求根據(jù)日本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,經(jīng)日本毛檢所檢測(cè),各項(xiàng)物理指標(biāo)和色牢度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。該產(chǎn)品的成功開(kāi)發(fā),填補(bǔ)了相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)空白。它的開(kāi)發(fā)迎合了國(guó)際流行趨勢(shì),具有良好的服用性,并且已面向國(guó)際市場(chǎng)批量生產(chǎn)。

2.1.3染整工藝控制

傳統(tǒng)的精紡毛染整工藝流程長(zhǎng),為提高工效,實(shí)現(xiàn)高效短流程染整,嘗試在化纖染整生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行染整加工。采用的工藝流程為:燒毛 → 平幅卷染機(jī)洗呢 → 溢流染色機(jī)洗呢 → 脫水 → 烘干 → 軋液定形 → 蒸呢 → 成品。

首先在平幅卷染機(jī)上洗呢,水溫 80 ℃左右,主要對(duì)毛纖維起到預(yù)定形作用,防止后道松弛洗呢過(guò)程中造成的折皺和過(guò)度起毛等,這個(gè)過(guò)程中織物的幅寬收縮,但經(jīng)向長(zhǎng)度將略有增加;然后在溢流染色機(jī)中,用 40 ～ 50 ℃的水洗去織物上的污漬,并使織物在松弛狀態(tài)下,將織造過(guò)程中累積的應(yīng)力釋放,使得織物達(dá)到平衡狀態(tài),這個(gè)過(guò)程中,幅寬繼續(xù)收縮,長(zhǎng)度也略有縮短;采用 15% 左右的超喂和 170 ℃的定形溫度,使其具有良好的手感和定形效果。最后是蒸呢,進(jìn)一步改善手感,提高折皺彈性回復(fù)率。

2.2面料性能對(duì)比分析

通過(guò)高效短流程染整工藝獲得的兩種毛/Sorona?混紡織物,無(wú)論是何種比例的混紡織物,其經(jīng)緯向均具有良好的拉伸變形能力和回彈能力,是毛/滌面料和純毛面料所不能達(dá)到的。兩種比例的織物均體現(xiàn)出毛感強(qiáng)、手感豐厚、懸垂性能好、光澤柔和等特點(diǎn)。同時(shí),各項(xiàng)物理指標(biāo)均滿(mǎn)足服用要求,部分指標(biāo)優(yōu)良,如起毛起球達(dá) 4 ～ 5 級(jí),褶裥保持也達(dá) 4 級(jí)以上,各項(xiàng)色牢度均為 4 ～ 5 級(jí)。對(duì)于凡立丁組織結(jié)構(gòu),采用毛/Sorona?(30/70)混紡就可以獲得較好的毛織物風(fēng)格和彈性。與普通毛/滌綸面料相比,Sorona?面料具有優(yōu)良的拉伸及回彈性能,服用感覺(jué)非常舒適合體;同時(shí)該款面料抗皺性能好,面料縮率小,尺寸穩(wěn)定性高,經(jīng)熨燙后折痕保持性好,能夠長(zhǎng)久保持西服和制服挺括的外形;并且,Sorona?纖維的染色性能優(yōu)于普通滌綸,使得Sorona?面料色牢度好,可工業(yè)洗燙;即使長(zhǎng)期穿著,也不會(huì)出現(xiàn)面料磨損露白,從而具有優(yōu)良的耐穿性能。

但是,和常規(guī)毛/滌織物相比,毛/Sorona?混紡織物的不足在于織物拉伸模量較低,同樣作用力條件下,容易發(fā)生起拱變形,且急、緩彈折痕回復(fù)性以及變形后的回復(fù)性能均不及毛/滌織物;染色時(shí)Sorona?的收縮率也是比較大的,在染色時(shí)需要對(duì)染色溫度、時(shí)間加以合理控制,這是在以后的研發(fā)中要加以改進(jìn)的重點(diǎn)。

本文采用化纖染整線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了原液著色Sorona?/毛的高效短流程染整,并獲得了良好效果,即使是毛/Sorona? (30/70)織物也有優(yōu)良的毛感和彈性,證明Sorona?纖維在毛紡產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的潛力。

3小結(jié)

(1)經(jīng)過(guò)高溫(150 ℃)、一定張力處理的Sorona?纖維,將有利于其小幅變形下(10%)彈性恢復(fù)率的提高,同時(shí)可防止Sorona?纖維在處理過(guò)程中模量降低導(dǎo)致其織物過(guò)于柔軟而缺乏身骨。Sorona?纖維和毛纖維混紡,具有優(yōu)于毛/滌混紡紗的回彈性及低模量特性,與PET/毛混紡紗相比更接近于純毛紗,是一種性能優(yōu)良的仿毛纖維。

(2)結(jié)合毛/Sorona?混紡紗在濕熱和干熱處理下的力學(xué)性能以及彈性織物的開(kāi)發(fā)特點(diǎn),可以織造凡立丁和斜紋混紡織物,并通過(guò)經(jīng)緯密度調(diào)節(jié)緊度。在織造中,適當(dāng)控制經(jīng)向張力,加大緯向張力,使緯紗處于充分的伸直狀態(tài),給松弛染整中紗線(xiàn)的回縮留下余地,并保證彈性的實(shí)現(xiàn)。同時(shí),對(duì)于Sorona?含量高的紗線(xiàn),其坯布經(jīng)密應(yīng)適當(dāng)減小。