預(yù)處理對棉織物免燙整理效果的影響

程 佩，傅佳佳，2，王 蕾，2，張建祥,2，張 凱，2，高衛(wèi)東

(1.生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))，江蘇 無錫 214122；2.魯泰紡織股份有限公司，山東 淄博 255100)

純棉織物具有穿著舒適、吸濕透氣、手感自然、對人體無刺激、可降解等優(yōu)點(diǎn)，一直深受消費(fèi)者推崇,但純棉織物也存在著彈性差、易起皺、縮水率大、洗后需熨燙等缺陷，影響其服用性能。為了改善純棉織物的易護(hù)理性，提高棉織物的保形效果，需要對其進(jìn)行免燙整理。現(xiàn)有免燙整理主要是通過軋車將免燙整理劑(如樹脂整理劑等)浸軋?jiān)诳椢锉砻?，借助交?lián)反應(yīng)附著在織物上，但整理后織物的強(qiáng)力受到較大的損傷[1-3]，且免燙效果在穿著過程中，經(jīng)反復(fù)洗滌可能減弱甚至喪失[3-4]。

針對上述問題，為提升免燙整理效果，提高整理后織物的強(qiáng)力保留率，需在織物免燙整理前進(jìn)行預(yù)處理，如絲光、液氨處理等。已有研究表明：液氨處理可提高棉織物的耐磨性、拉伸強(qiáng)度、折皺回復(fù)性和尺寸穩(wěn)定性；絲光處理后棉織物的光澤、光滑度或手感、染料吸收、力學(xué)性能都得到改善[5]。此外也有研究指出，與未經(jīng)液氨處理的棉織物相比，液氨處理有利于改善織物交聯(lián)后的部分物理力學(xué)性能[6]。本文課題組前期研究也證實(shí)了液氨處理、樹脂整理均能提高純棉織物的折皺回復(fù)性能和洗后外觀平整度，尤其在液氨處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行潮交聯(lián)整理能使純棉織物的抗皺性達(dá)到最佳[7]，但沒有系統(tǒng)性地研究不同預(yù)處理的聯(lián)合作用及其處理順序?qū)γ蘅椢锉旧硇阅芗捌涿鉅C整理效果的影響。此外現(xiàn)有免燙整理保形效果良好，折皺回復(fù)角可達(dá)到255.00°以上時(shí)，往往強(qiáng)力損傷較大，使用纖維保護(hù)劑后，強(qiáng)力保留率也僅為53.47%左右[8]。

為了達(dá)到更好的免燙整理效果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)力保留率，本文研究了不同預(yù)處理方法對棉織物本身性能和棉織物免燙效果的影響，探討了應(yīng)用較廣的漂白、絲光、液氨等處理方法及其聯(lián)合作用對潮交聯(lián)整理前后棉織物折皺回復(fù)角和斷裂強(qiáng)力的影響，以期建立保形效果好且強(qiáng)力損傷低的免燙整理工藝路線。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

試劑：退漿酶(上海Sigma公司)；滲透劑、燒堿、精練劑、螯合劑、燒堿、雙氧水、穩(wěn)定劑、樹脂、催化劑、纖維保護(hù)劑(工業(yè)級(jí)，浙江傳化化學(xué)有限公司)。

織物：純棉白色平紋織物(經(jīng)緯紗線密度均為7.29 tex×2，經(jīng)、緯密分別為472、276 根/(10 cm)，面密度為110 g/m2，魯泰紡織股份有限公司)，是分別經(jīng)過退漿+煮練、退漿+煮練+漂白、退漿+煮練+漂白+液氨、退漿+煮練+漂白+絲光、退漿+煮練+漂白+絲光+液氨、退漿+煮練+漂白+液氨+絲光等處理和預(yù)處理聯(lián)合潮交聯(lián)整理的成品面料。成品面料加工采用的具體工藝流程和條件如下所示。

退漿工藝流程：織物浸入酶液→汽蒸(100 ℃堆置20 min)→水洗(95 ℃)→烘干。條件：退漿酶3 g/L，滲透劑4 g/L，螯合劑2 g/L，車速70 m/min。

煮練工藝流程：織物浸入堿液→煮練(100 ℃，2 h)→水洗(95 ℃)→烘干。條件：燒堿40 g/L，滲透劑4 g/L，精練劑4 g/L，螯合劑5 g/L，車速70 m/min。

漂白工藝流程：織物浸入漂白液(95 ℃，60 min)→水洗(室溫)→烘干。條件：燒堿3 g/L，雙氧水15 g/L，滲透劑6 g/L，穩(wěn)定劑7 g/L，螯合劑10 g/L，車速70 m/min。

絲光工藝流程：織物浸入堿液(5 min)→水洗(有張力，95 ℃)→中和水洗槽pH值，調(diào)至中性。條件：濃堿239 g/L，車速70 m/min，中和水洗槽pH值4.5～5.0；落布幅寬140～142 cm。

液氨工藝流程：進(jìn)布→預(yù)烘→冷卻→液氨處理(浸軋液氨15 s→烘干)→汽蒸(95 ℃)→水洗(95 ℃)→烘干→落布。條件：車速50 m/min，處理室溫度80 ℃，落布pH=6。

潮交聯(lián)工藝流程：浸軋樹脂整理劑(二浸二軋，含濕率6.5%)→烘干(80 ℃)→堆置(38 ℃，24 h)。條件：樹脂160 g/L，催化劑80 g/L，纖維保護(hù)劑30 g/L，車速40 m/min。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

Shirley彈性回復(fù)儀(美國SDL Atlas公司)；BXS-150恒溫恒濕培養(yǎng)箱(上海博迅實(shí)業(yè)有限公司)；HD026NS電子織物強(qiáng)力儀(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)。

1.3 性能測試

1.3.1 織物折皺回復(fù)性能測試

按照AATCC 66—2008《機(jī)織物折皺回復(fù)性：回復(fù)角法》測定織物折皺回復(fù)角。

折皺回復(fù)提升率W按下式計(jì)算：

式中：W0為未經(jīng)處理織物的折皺回復(fù)角，(°)；WS為處理后織物的折皺回復(fù)角，(°)。

1.3.2 織物斷裂強(qiáng)力測試

按照ASTM D5034—2009《織物斷裂強(qiáng)力 布條法》測定織物經(jīng)向斷裂強(qiáng)力。

斷裂強(qiáng)力保留率TSR按下式計(jì)算:

斷裂強(qiáng)力變化率TSC按下式計(jì)算：

式中：TS0為未經(jīng)處理織物的斷裂強(qiáng)力，N；TS為處理后織物的斷裂強(qiáng)力，N。

2 結(jié)果與討論

2.1 預(yù)處理對棉織物折皺回復(fù)性能的影響

對不同工藝預(yù)處理后棉織物的折皺回復(fù)性能進(jìn)行測試，結(jié)果如表1所示。

表1 不同工藝預(yù)處理棉織物的折皺回復(fù)性能

由表1可見，退漿布經(jīng)漂白處理，其折皺回復(fù)角有一定程度降低。常規(guī)的預(yù)處理工序一般基于退漿、煮練、漂白工序后織物(即漂白布)進(jìn)行。單一絲光處理使織物折皺回復(fù)性能變差，折皺回復(fù)角較漂白布下降21.12%；液氨預(yù)處理后織物的折皺回復(fù)性能最好，折皺回復(fù)角較漂白布提高28.54%。考慮絲光、液氨處理后棉織物孔徑結(jié)構(gòu)、晶胞結(jié)構(gòu)、纖維取向的變化等導(dǎo)致上述結(jié)果。液氨和絲光堿劑(NaOH)都是纖維素溶脹劑，但溶脹機(jī)制不同，氨中的氮原子可將OH—O的氫鍵替換為OH—N鍵，形成溶脹復(fù)合物，當(dāng)氨去除時(shí)，此復(fù)合物容易分解[9-11]。染料吸收和逆尺寸排阻色譜(ISEC)測量結(jié)果表明，絲光和液氨之間的主要區(qū)別在于纖維溶脹后孔徑的變化。棉纖維經(jīng)絲光處理后大直徑的孔徑數(shù)量增加，但棉纖維表面發(fā)生快速溶脹，濃堿無法進(jìn)一步滲透，導(dǎo)致纖維孔徑分布不均勻，而液氨處理后纖維內(nèi)部大直徑的孔徑數(shù)量減少，其損失部分由小直徑的孔徑增加來平衡，使得孔徑分布趨于均勻[12-14]。“絲光—液氨”聯(lián)合處理時(shí)，絲光處理后增加1道液氨處理程序，織物的折皺回復(fù)性能得到顯著改善，折皺回復(fù)性能較單一絲光處理提高58.04%；而“液氨—絲光”聯(lián)合處理時(shí)，液氨處理后增加1道絲光處理程序，折皺回復(fù)性能較單一液氨處理下降15.50%。

液氨和絲光聯(lián)合處理的工藝順序變化對處理后棉織物折皺回復(fù)性能有明顯影響，這是因?yàn)椤敖z光—液氨”工序中，液氨處理可使絲光處理后的孔徑分布不均改善，纖維之間空隙的減少使纖維趨于緊密，形成橫向氫鍵，相當(dāng)于一種天然的交聯(lián)形式，通過這種自然交聯(lián)可提高纖維的折皺回復(fù)性能。而“液氨—絲光”工序中，液氨處理后孔徑分布趨于均勻的織物，在絲光處理時(shí)因棉纖維只存在表面溶脹，濃堿無法繼續(xù)滲透，降低了纖維孔徑均勻度，故“絲光—液氨”處理比“液氨—絲光”處理后織物折皺回復(fù)角高15.83°。

2.2 預(yù)處理對棉織物強(qiáng)力的影響

對不同工藝預(yù)處理后棉織物的經(jīng)向斷裂強(qiáng)力進(jìn)行測試，結(jié)果如表2所示。

表2 不同工藝預(yù)處理棉織物的斷裂強(qiáng)力比較

由表2可見，漂白對織物的強(qiáng)力有一定的損傷，漂白后織物的斷裂強(qiáng)力由443.35 N降低至415.35 N。漂白布經(jīng)液氨和絲光處理后，斷裂強(qiáng)力得到不同程度的提升。在強(qiáng)力測試要求試樣寬度范圍內(nèi)，漂白布與未漂白布試樣包含紗線根數(shù)相同，而經(jīng)絲光、液氨處理后布面紗線根數(shù)略有減少，平均減少1～2根。漂白過程中H2O2分解產(chǎn)生一些游離基HO、HO2等破壞色素的結(jié)構(gòu),也會(huì)造成纖維損傷，使織物強(qiáng)力下降，這種破壞是不可逆的。而經(jīng)絲光(液氨)處理后纖維發(fā)生溶脹作用，可消除纖維內(nèi)部一些弱的結(jié)合點(diǎn)，使纖維受力均勻，減少因應(yīng)力集中而造成的纖維斷裂，提高纖維強(qiáng)度，故經(jīng)絲光(液氨)處理后強(qiáng)力增加。經(jīng)液氨、絲光處理后發(fā)生的溶脹作用可消除纖維的內(nèi)應(yīng)力，提升織物的拉伸斷裂強(qiáng)力。而絲光對棉的溶脹作用大于液氨[15]，棉纖維內(nèi)部的應(yīng)變釋放更多，纖維元素排列更好。故絲光處理后棉織物強(qiáng)力大于液氨處理后棉織物強(qiáng)力[14-16]。

從表2看出，經(jīng)“絲光—液氨”聯(lián)合處理強(qiáng)力保留率最高，為113.71%，較單一絲光處理提高8.26%。經(jīng)“液氨—絲光”聯(lián)合處理與單獨(dú)液氨處理的織物斷裂強(qiáng)力相當(dāng)，表明絲光工序?qū)σ喊碧幚砗罂椢锏膹?qiáng)力提升作用不大。絲光(NaOH)處理棉織物時(shí)，棉纖維快速溶脹，NaOH被鎖定在棉織物表面，阻礙其進(jìn)一步滲透，故液氨處理后的棉織物再經(jīng)絲光處理與單獨(dú)液氨的處理對棉織物強(qiáng)力的影響基本無差別。而相對分子質(zhì)量小的氨表面張力是堿的三分之一，可完全滲透到棉織物的每根纖維，使每根纖維從芯部開始膨脹、消除纖維的內(nèi)應(yīng)力，且膨脹效果均勻，經(jīng)絲光處理后的棉織物再經(jīng)液氨處理對織物強(qiáng)力的提升具有協(xié)同作用[9-11]。液氨和絲光聯(lián)合處理的工藝順序顯著影響處理后織物的強(qiáng)力，經(jīng)“絲光—液氨”和“液氨—絲光”處理后織物較漂白布的強(qiáng)力變化率分別為13.70%和1.87%，前者較后者強(qiáng)力保留率提高11.83%。

2.3 潮交聯(lián)整理棉織物折皺回復(fù)性

將不同工藝預(yù)處理的棉織物進(jìn)行潮交聯(lián)整理，對整理后織物的折皺回復(fù)性能進(jìn)行測試，結(jié)果如表3所示。

表3 潮交聯(lián)整理后棉織物的折皺回復(fù)性能

由表3可見:漂白布經(jīng)潮交聯(lián)整理后，其折皺回復(fù)角達(dá)到259.64°;預(yù)處理布經(jīng)潮交聯(lián)整理后，折皺回復(fù)角也均在255.00°以上。其中，經(jīng)“液氨—潮交聯(lián)”整理后織物折皺回復(fù)性能最好，折皺回復(fù)角由漂白布的98.67°提高至270.67°，折皺回復(fù)提升率達(dá)174.32%。在“絲光—潮交聯(lián)”整理過程中，棉織物折皺回復(fù)角因絲光作用降低至77.83°，經(jīng)潮交聯(lián)整理后可將折皺回復(fù)角顯著提升至257.17°。經(jīng)“液氨—絲光”和“絲光—液氨”聯(lián)合潮交聯(lián)整理后織物折皺回復(fù)性差異不大，可見絲光與液氨聯(lián)合工藝順序的改變對最終潮交聯(lián)整理效果影響較小。經(jīng)4種預(yù)處理聯(lián)合潮交聯(lián)工藝整理后的織物均體現(xiàn)較好的折皺回復(fù)性能。

2.4 潮交聯(lián)整理棉織物強(qiáng)力分析

將不同預(yù)處理的棉織物進(jìn)行潮交聯(lián)整理，對整理后織物的斷裂強(qiáng)力進(jìn)行測試，分析強(qiáng)力保留率，結(jié)果如表4所示。

表4 潮交聯(lián)整理后棉織物的斷裂強(qiáng)力

由表4可見，液氨、絲光及其聯(lián)合處理有利于緩解棉織物免燙整理后的嚴(yán)重強(qiáng)力損傷問題。漂白布經(jīng)潮交聯(lián)整理后，織物強(qiáng)力保留率僅為63.85%。通過不同預(yù)處理有利于改善棉織物免燙整理后的強(qiáng)力損傷，強(qiáng)力保留率均可達(dá)74.00%以上。在4種預(yù)處理工藝中，經(jīng)“絲光—液氨—潮交聯(lián)”整理后織物強(qiáng)力保留率最高，達(dá)82.97%，經(jīng)“絲光—潮交聯(lián)”整理后織物強(qiáng)力保留率最低，為74.06%，此外單獨(dú)液氨處理聯(lián)合潮交聯(lián)整理織物后強(qiáng)力保留率也可達(dá)77.42%。潮交聯(lián)整理減少了“絲光—液氨”和“液氨—絲光”預(yù)處理織物的強(qiáng)力差異，潮交聯(lián)整理后二者間的差距由整理前的11.83%縮小至4.84%。

3 結(jié) 論

1)漂白、絲光處理使棉織物折皺回復(fù)性能降低，而液氨處理對其具有提升作用。單獨(dú)液氨處理織物折皺回復(fù)性能最優(yōu)，折皺回復(fù)角相對于漂白布提高28.54%。液氨和絲光聯(lián)合處理的工藝順序變化會(huì)影響處理后棉織物折皺回復(fù)性能，“絲光—液氨”處理后織物折皺回復(fù)角更高。

2)棉織物漂白后斷裂強(qiáng)力受到損傷，經(jīng)絲光、液氨處理斷裂強(qiáng)力可明顯提高。液氨和絲光聯(lián)合處理的工藝順序變化對棉織物強(qiáng)力有較大影響，“絲光—液氨”較“液氨—絲光”處理的強(qiáng)力保留率高，且“絲光—液氨”工藝中二者具有協(xié)同增強(qiáng)效果。

3)本文所涉及的4種預(yù)處理聯(lián)合潮交聯(lián)整理工藝均有助于提升整理后織物強(qiáng)力保留率，強(qiáng)力保留率達(dá)74.00%以上，同時(shí)達(dá)到較好免燙效果，織物折皺回復(fù)角在255.00°以上。其中，“液氨—潮交聯(lián)”整理折皺回復(fù)性能最優(yōu)，折皺回復(fù)角可達(dá)270.67°，強(qiáng)力保留率為77.42%。液氨是提升潮交聯(lián)整理效果和品質(zhì)的有效預(yù)處理方式。

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