基于生物基材料的錦滌T400織物染整加工

錢琴芳，陳 威

（盛虹集團有限公司，江蘇蘇州 215168）

隨著紡絲技術(shù)的不斷改進以及人們對服裝的要求趨于多樣化與舒適性，常規(guī)的纖維已經(jīng)不能全方位滿足人們對高品質(zhì)生活的需求。作為化學纖維向高技術(shù)、高性能、高仿真化方向發(fā)展的新合纖典型代表，差別化纖維由于紡絲技術(shù)的突破，纖維及相關(guān)制品的特性發(fā)生了明顯的改變，有效提高了產(chǎn)品的檔次和附加值。目前，差別化纖不僅是高檔服裝、家用紡織品的原料，也被廣泛應(yīng)用于航天、生物、醫(yī)學、電子和水處理等領(lǐng)域[1]。

作為差別化纖維的重要大類，復(fù)合纖維一般利用特殊的分配板將兩種或者兩種以上的高聚物或性能不同的同種聚合物熔體分流，然后在同一個噴絲孔中擠出成形[2-4]。按照紡絲形態(tài)，一般可分為共混型、并列型、皮芯型、裂片型、海島型五大類。

錦滌復(fù)合纖維作為紡織行業(yè)發(fā)展的熱點之一，其單絲或絲束中由于含有兩種不同組分，集不同組分的優(yōu)點于一身；既具有錦綸的耐磨、高強、易染、吸濕等優(yōu)點，又具有滌淪彈性好、保形性好、挺括、免燙等優(yōu)點。但采用錦滌復(fù)合絲加工的織物若未經(jīng)開纖加工，與常規(guī)化纖織物沒有太大區(qū)別[5]。因此，選擇合適的開纖方式和工藝，不僅能突出錦滌復(fù)合纖維的性能優(yōu)勢，也能提升其附加價值。

T400 織物是杜邦旗下英威達公司研發(fā)的專利產(chǎn)品，由PTT和PET兩種聚酯纖維通過并列復(fù)合加工制得[6-8]。按照T400織物中主要成分PTT纖維的原料來源不同，一般可分為石油基T400 和生物基T400。生物基T400 纖維中的PTT 組分主要是以甘油、葡萄糖或淀粉等可再生物質(zhì)為原料，通過微生物發(fā)酵法生產(chǎn)1,3-PDO（1,3-丙二醇）聚合單體，然后經(jīng)PTA直接酯化法形成大分子切片，再經(jīng)熔融紡絲制成PTT長絲或短纖。由于材料先經(jīng)生物改性，在生物相容性和生物降解性方面對環(huán)境更加友好。

生物基T400織物由于兩組分的微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，經(jīng)濕熱處理后，纖維會產(chǎn)生不同程度的收縮，在產(chǎn)生強烈縱向應(yīng)力的同時，產(chǎn)生偏離縱軸的扭轉(zhuǎn)，從而使纖維呈現(xiàn)永久性的立體螺旋卷曲。這種三維卷曲結(jié)構(gòu)賦予了纖維極佳的彈性[9]。由于卷曲是由自身分子結(jié)構(gòu)特性決定的，生物基T400 的彈性和回復(fù)性較普通彈性纖維更耐久[10]。

生物基錦滌T400織物是由錦滌復(fù)合絲和生物基T400復(fù)合絲交織而成，二者的成功結(jié)合不僅使面料本身具有較好的彈性以及形變記憶能力，而且賦予了織物錦綸滌綸的優(yōu)點。但在染整加工過程中，由于工藝或者參數(shù)使用不當，開纖不充分，易導(dǎo)致面料出現(xiàn)色差、染色不勻、皺印以及手感偏硬等情況，需要嚴格控制生產(chǎn)流程，保證生產(chǎn)質(zhì)量。

本研究選取市場上的生物基錦滌T400 面料，通過制定合適的前處理、染色以及定型工藝，在保證染色質(zhì)量的前提下，賦予織物較好的彈性和手感，提升其附加價值。

1 生產(chǎn)加工

1.1 面料規(guī)格

生物基錦滌T400（經(jīng)向錦滌單絲，Nyl 20D/1F×Pol 75D/72F；緯向T400，150D/72F，斜紋，幅寬214 cm，經(jīng)緯密度92根×42根，表面密度255 g/m3）。

1.2 儀器與設(shè)備

OS-9V1200 平幅退漿機（臺灣鴻榮染整機械股份有限公司），HLM-2082冷軋堆機（江都市東盛印染機械廠），CSF18020高溫高壓液流染色機（海寧亞東機械有限公司），MEGATE 定型機（韓國美光機械株式有限公司），RVMC-12 瑪諾光電整緯機（德國Mahlo公司）。

1.3 檢測方法

耐摩擦色牢度按照GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗 耐摩擦色牢度》測定；變色按照GB/T 250—2008《紡織品 色牢度試驗 評定變色用灰色樣卡》評定；沾色按照GB/T 251—2008《紡織品 色牢度試驗 評定沾色用灰色樣卡》評定。

1.4 加工流程

根據(jù)生物基錦滌T400織物的理化特性以及客戶來樣要求，主要加工流程為：配桶→白坯退卷→冷堆→平幅退漿→染色→脫水開幅→定型→成品打卷。

2 加工過程與分析

2.1 冷軋堆

工作液配方：液堿8%，長車快速退漿劑TF-127B 1 g/L，溫度常溫，時間36 h。對錦滌T400織物浸軋上述配方的堿溶液，然后打卷，外部套一層塑料薄膜扎緊密封，使其在常溫條件下充分反應(yīng)。

錦滌T400織物經(jīng)向的錦滌復(fù)合單絲中的錦綸成分，即使在100 ℃左右時也沒有太多變化，因此，其強度損傷可以忽略不計[11]。但滌綸成分由于含有大量的酯鍵，堿性條件下可被分解，堿剝蝕的效果隨著堿液質(zhì)量濃度和冷堆的時間變化會有一定不同。堿減量的作用可使錦滌復(fù)合絲中的錦綸和滌綸剝離，得到異形纖維，這個過程便是錦滌復(fù)合絲的開纖[12-14]。由于剝離后的錦和滌比原來的復(fù)合絲更細，導(dǎo)致比表面積增大，且由于滌綸被部分或全部分解，纖維上出現(xiàn)不同程度的凹坑，可使織物手感柔軟豐盈，且有利于后續(xù)的染色加工。

由于冷軋堆前處理整個過程中，織物無需特別的溫度、壓力作用，也沒有水或其他設(shè)備的能源消耗，節(jié)能減排效果十分明顯。堆置時間一般選擇36 h，可視來樣織物的單位面積質(zhì)量和客戶具體要求決定，如不夠可適當增加，但要注意過渡浸漬堿液會使織物強力損傷。

2.2 平幅退漿

對冷軋堆處理后的織物經(jīng)平幅退漿機處理，平幅退漿工藝配方：液堿5%，長車快速退漿劑TF-127B 1 g/L，乳化精煉劑TF-188A 1 g/L，三聚磷酸銨1 g/L，溫度98 ℃，時間65 min。

生物基錦滌T400 織物在織造的過程中，經(jīng)向錦滌單絲受到較大的張力和摩擦力，易發(fā)生斷裂；為了減少斷裂，提高織造效率和坯布質(zhì)量，需要對經(jīng)紗上漿[15]。目前，合成纖維所用的漿料主要為聚丙烯酸酯類和聚丙烯醇類，合成漿料的存在能保證織造的順利進行，但積聚在表面的漿膜會阻礙染料向纖維表面吸附和內(nèi)部擴散。本研究選取的TF-127B 氧化型退漿劑在98 ℃熱堿條件下，具有較好的耐堿穩(wěn)定性，可將化纖類織物織造常用的合成漿料大分子氧化分解，變成水溶性較好的小分子鏈段，黏度迅速降低，在物理重力以及槽內(nèi)溶液動態(tài)作用下從織物上脫落下來。為了使?jié){料退盡且使水解后的漿料不繼續(xù)沾污在織物上，乳化精煉劑TF-188A可使?jié){料在水中溶脹而被乳化成分散狀態(tài)，有利于除去。三聚磷酸銨對金屬離子具有很好的螯合作用，不僅可以防止脫落漿料反沾污，而且可以軟化前處理用水。去油靈SB-101 存在進一步協(xié)同作用增強對織物的退漿處理。

冷軋堆后的平幅退漿處理不僅是為了洗去織物前道工序攜帶的大量堿液，由于機器槽內(nèi)溶液溫度在98 ℃且含有大量的助劑和表面活性劑，還能使前道處理的漿料、紡絲油劑、儲存運輸過程中的污漬得到更充分的去除。此外，高溫條件下堿液的作用還能使經(jīng)向錦滌復(fù)合絲和緯向T400復(fù)合絲的滌綸組分繼續(xù)分解，使織物開纖更充分，進一步提高織物的染色能力和手感。

2.3 染色

生物基錦滌T400 織物主要成分為PET、PTT 和錦綸，本研究選取聚酯類常用的分散染料和聚酰胺類常用的酸性染料，利用高溫高壓液流染色機（如圖1所示）進行一浴法染色加工。由于客戶來樣要求套平，因此，此類織物的雙色效應(yīng)優(yōu)勢未能得到發(fā)揮。

圖1 高溫高壓液流染色機

客戶來樣為紅色，配方：分散大紅GS 1%（omf），分散嫩黃 SFN 0.075%（omf），分散紅 19941 1.15%（omf），酸性紅 4371 0.3%（omf），酸性橙 GSN 0.4%（omf），50%冰醋1 g/L，酸性勻染劑A-1Z 0.5 g/L，環(huán)保修補劑STD-2124 0.5 g/L，溶液2 500 L，浴比1∶6。染色工藝流程如下：

生物基錦滌T400織物利用高溫高壓液流染色機進行染色，助劑和染料在染缸內(nèi)溫度達到40 ℃左右時分開加入。首先加入攪拌均勻的助劑，采用直抽方法快速注入；然后加入酸性染料，待注完后，間隔10 min 左右；最后加入分散染料，均采用比例注料方式，控制染料注入流速均勻注入。酸性和分散的比例注料時間可分別設(shè)置為40 min 和15 min，防止注料過快產(chǎn)生的局部顏色過深問題。

錦滌T400 面料中的錦綸組分玻璃化溫度較低，一般在50～60 ℃左右，由于其注料溫度在40 ℃左右，為了防止染液在染缸內(nèi)擴散不均勻，影響染色效果，需嚴格控制升溫速度。錦滌類面料選用的酸性染料一般為弱酸性和中性類為主，對錦綸具有較好的親和力，但導(dǎo)致了其勻染性和移染性較一般。為了獲得均勻的染色效果，需加入酸性勻染劑A-1Z，其對酸性染料上染錦綸會有一定的“竟染”作用，通過與酸性染料磺酸基競爭纖維上的“染座”，可防止染色過快、過深。

PTT組分通常被叫做彈性滌綸，但由于大分子鏈中的重復(fù)單元含有三個亞甲基，使得苯環(huán)不能和三個亞甲基處在同一平面，而相鄰亞甲基之間碳碳單鍵的排斥作用又使三個亞甲基不能呈180°水平排列，這種“奇碳效應(yīng)”導(dǎo)致T400類織物染色方法較常規(guī)PET有所不同。研究表明[9，16]，T400的染色轉(zhuǎn)變溫度TD（上染速率顯著加快轉(zhuǎn)折點）由于PTT 纖維的加入降為70～80 ℃，較常規(guī)PET低10 ℃左右。因此，控制溫度升溫速率和保溫時間可使織物獲得較好的染色效果。

隨著染缸內(nèi)的溫度和壓力逐漸升高，面料分子鏈段熱運動加劇，纖維與纖維之間由于開纖的原因，比表面積較復(fù)合單絲更大，染料與纖維之間得到充分的接觸，有利于染料的吸附和擴散；隨著染色溫度升高，染料擴散效果越明顯。由于染料在PTT 組分上的上染速率對溫度變化較敏感，要適當降低升溫速率，可以保證染色均勻性，也可以防止形成皺印。錦綸組分由于高溫的原因，酸性染料固有的染色不勻和移染性較差等問題得到了明顯改善[17]。

2.4 定型

對染色后的生物基錦滌T400織物按照客戶要求增加抗靜電整理并進行定型加工，工藝及配方：抗靜電劑AN-2502 20 g/L，溫度180 ℃，車速35 m/min，風機轉(zhuǎn)速1 500 r/min，正超喂+3個，門幅155 m。

浸軋抗靜電整理液的生物基錦滌T400織物在定型機兩側(cè)針板的拉伸作用下，由于高溫作用，其取向程度和規(guī)整性都得到提高；但應(yīng)注意溫度不宜過高，防止由于取向度和結(jié)晶度的改變導(dǎo)致手感僵硬?？轨o電劑AN-2502 為非離子型表面活性劑，由于含有的羥基和氧乙烯基能與水分子形成氫鍵，增加了纖維的吸濕能力，含水量的提高可降低纖維表面電阻，使靜電易于消除[18]。

3 加工效果

3.1 染色效果

加工后的織物效果如圖2所示。由圖2可看出，經(jīng)過高溫高壓液流染色機加工出來的生產(chǎn)樣和客戶來樣顏色高度重合；且在常溫條件下，緯向有形狀記憶功能，保型性好，彈力效果明顯；面料整體手感柔軟豐盈，滿足服用要求。

圖2 生物基錦滌T400生產(chǎn)樣

3.2 色牢度

對加工后的織物測其色牢度，結(jié)果如表1所示。由表1可看出，加工處理后的織物，無論是耐摩擦色牢度、變色以及沾色性能均具有較高等級，滿足了客戶來樣加工要求。

表1 生物基錦滌T400的色牢度

3.3 抗靜電效果

加工后的生物基錦滌T400 織物在溫度（20±2）℃，相對濕度為（35±2）%的條件下，平衡3 h，測試其靜電壓、表面比電阻和半衰期，結(jié)果如表2所示。

表2 生物基錦滌T400抗靜電性能

由表2可看出，經(jīng)過處理后的織物表面比電阻由1013數(shù)量級下降至109數(shù)量級，半衰期降低至不足1 s，靜電壓則降到了1/7?？椢锟轨o電性能得到很大提高，滿足出廠要求。

4 結(jié)論

（1）對生物基錦滌T400 織物用高溫高壓液流染色機進行加工，通過制定合適的染色工藝，可以使加工織物與客戶來樣具有很好的色彩重現(xiàn)性。

（2）前處理、染色、后整理全流程工序的合理設(shè)計及配合不僅可以使加工后的生物基錦滌T400織物開纖充分，染色布無皺印、擦傷等病疵，而且緯向由于T400的加入彈力效果明顯。

（3）生物基錦滌T400 織物經(jīng)過合理的后整理處理，色牢度和抗靜電效果均滿足客戶要求。