黏合劑ST309A在纖維素面料拋光工藝中的應(yīng)用

方錢斌,姚春嬋,張翊翔,張勁峰,*,唐毅鋒,陳蒙蒙,孫依冉,曹 瑩,萬(wàn)文佼

(1.紹興方魚(yú)科技有限公司,浙江 紹興 312030;2.紹興孚亨紡織科技有限公司,浙江 紹興 312030;3.寧波大學(xué),浙江 寧波 315211;4.紹興納迪紡織品有限公司,浙江 紹興 312030;5.紹興市柯橋區(qū)西紡紡織產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究院,浙江 紹興 312030;6.四川省紡織科學(xué)研究院有限公司,四川 成都 610083)

隨著服裝消費(fèi)者審美觀不斷提高,衣服面料的外觀質(zhì)量和內(nèi)在指標(biāo)越來(lái)越嚴(yán)苛,特別是對(duì)顏色的均勻度、光澤,面料的紋路、平整度、手感、彈性及抗起毛起球性能等方面的要求。纖維素纖維或其混紡織物制成服裝后,在穿著過(guò)程中由于摩擦力的作用,服裝表面特別是衣服的腋下及袖子的肘部會(huì)產(chǎn)生起毛、發(fā)灰、起粒等現(xiàn)象,使衣服外觀變舊。目前染廠最常用的工藝是利用生物酶酵素拋光來(lái)提升面料的品質(zhì)[1-2]。生物酵素拋光酶是一種專一和高效的助劑,具有節(jié)能減排和對(duì)環(huán)境友好的特點(diǎn),大量地應(yīng)用在染廠的纖維素纖維面料的拋光工藝中。纖維素酶作用于纖維素或其混紡類面料,催化效率極高。染廠用的生物酵素拋光酶是一種多組分酶,它由葡萄糖苷酶和內(nèi)、外切葡萄糖酶等組成。生物酵素拋光酶如果按p H值可分為酸性、中性和堿性。由于中性除氧拋光酶可節(jié)省染色時(shí)間,減少污水排放,試驗(yàn)中采用中性除氧拋光酶TF-161LC。經(jīng)過(guò)生物酶酵洗處理后面料表面毛羽明顯減少,布面均勻光潔平整,面料的起毛起球性能和懸垂性得到明顯的提升,并且效果持久;拋光處理后面料的挺括性和滑爽的手感類似絲光棉,比起傳統(tǒng)的面料燒毛工藝更具環(huán)保性[3-6]。李紅彪等采用氧漂和除氧拋光酶一浴法,在較低溫度、較低堿的水浴中除去面料中的色素和雜質(zhì),在特殊催化劑和雙氧水的聯(lián)合作用下,使面料接近傳統(tǒng)氧漂的效果。由于酸堿值在前處理由堿性逐漸轉(zhuǎn)變成中性,可直接進(jìn)行除氧、拋光和染色工序,省去中和、水洗等環(huán)節(jié),達(dá)到節(jié)能減排效果[7]。但市場(chǎng)上經(jīng)生物酵素拋光酶處理后的針織面料,毛羽很難清洗干凈,殘余毛羽在穿著過(guò)程中由于出汗極易粘到身上。消費(fèi)者穿著后雖然經(jīng)歷多次清洗,由于針織面料在洗滌過(guò)程中線圈容易滑移,紗線內(nèi)部之前斷裂的毛羽在外力作用下掉毛依然嚴(yán)重,尤其是深色衣服掉毛更為明顯。為了避免這種現(xiàn)象,染廠常常將深色面料采用燒毛工藝,由于針織布密度松易造成布面張力不勻,燒毛時(shí)會(huì)形成燒毛條。另外在穿著過(guò)程中隨著紗線的解捻,面料內(nèi)部沒(méi)有燒到的毛羽會(huì)隨著摩擦力逐漸旋轉(zhuǎn)出來(lái),時(shí)間一長(zhǎng)同樣會(huì)很容易起毛。姚春嬋等提出了纖維素纖維成衣酵洗毛羽的去除,通過(guò)加入聚丙烯酸酯黏合劑ST308E,平鋪晾干后,經(jīng)過(guò)130℃焙烘2 min,解決了拋光酶處理后成衣水洗掉毛的問(wèn)題[8]。本試驗(yàn)在面料上采用柔軟性黏合劑ST309A通過(guò)定型機(jī)的軋烘來(lái)處理面料水洗掉毛的問(wèn)題。ST309A是一種新型柔軟性自交聯(lián)型黏合劑,采用端酰氧基羥乙基硅油和丙烯酸酯類單體的乳液聚合,通過(guò)硅油和聚丙烯酸酯之間的縮合反應(yīng)等制備而成。ST309A具有良好的耐磨、耐高溫和耐折皺的性能,具有表觀的不吸灰塵、高彈柔軟滑爽性、滲透性和出色的耐摩擦色牢度[9],既能柔軟布面,又能對(duì)紗線內(nèi)部斷裂的毛羽起粘合作用,斷裂的毛羽在130℃以上的溫度條件通過(guò)自交聯(lián)成膜固著在織物表面和紗線內(nèi)部,形成立體網(wǎng)狀薄膜增加纖維間的摩擦力,從而減少面料強(qiáng)力的損失。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

材料:24.5 tex全棉針織坯布(紹興孚亨紡織科技有限公司),螯合分散劑ST121、親水陽(yáng)離子季銨鹽硅油柔軟劑ST420、環(huán)保型無(wú)甲醛固色劑ST210、柔軟性黏合劑ST309A(四川益欣科技有限責(zé)任公司),氧漂穩(wěn)定劑、精練酶、中性除氧拋光酶TF-161LC、去油劑TF-1152(傳化智聯(lián)股份有限公司),冰醋酸、雙氧水、元明粉、純堿、小蘇打(紹興和雨貿(mào)易有限公司),活性橙C-3R(江蘇泰興染料化工總廠),活性黑WNN,活性紅3BF(江蘇勁光染料有限公司)。

儀器:染缸(廣東三技機(jī)械有限公司),YLD-2000數(shù)顯電熱鼓風(fēng)烘箱(佛山市南海區(qū)宏信機(jī)械設(shè)備有限公司),p H-25型數(shù)字式p H計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司),離心脫水機(jī)(江泰洗滌機(jī)械有限公司),YG026C電子織物強(qiáng)力儀(南通三思機(jī)電科技有限公司),標(biāo)準(zhǔn)光源燈箱(深圳市天友利標(biāo)準(zhǔn)光源有限公司),YG511D型織物起球/鉤絲儀、SW-24型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)(寧波紡織儀器廠),Y(B)571C型色牢度摩擦儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司),立信門富士定型機(jī)(德國(guó)Monforts公司)。

1.2 工藝流程

前處理→染色→中和→皂洗→酵素→固色→烘干(超親水有機(jī)硅柔軟劑ST420)→成品布定型(柔軟性黏合劑ST309A)。

前處理:精練酶4%(o.w.f),雙氧水6%(o.w.f),氧漂穩(wěn)定劑0.7%(o.w.f),ST121 1%(o.w.f),去油劑TF-1152 1.2%(o.w.f),溫度96℃,時(shí)間30 min,浴比1∶4。冰醋酸0.6%(o.w.f),除氧酶0.2%(o.w.f),溫度40℃,時(shí)間15 min,浴比1∶4。

染色:活性黑WNN 5%(o.w.f),活性紅3BF 0.07%(o.w.f),活性橙C-3R 0.4%(o.w.f),螯合分散劑ST121 1 g/L,元明粉60 g/L,純堿30 g/L,溫度60℃,時(shí)間60 min,浴比1∶4。

中和:冰醋酸0.5 g/L,溫度50℃,時(shí)間10 min,浴比1∶4。

皂洗:TF-1152 0.6 g/L,溫度90℃,時(shí)間20 min,浴比1∶4。

酵素:溫度55℃,冰醋酸1 g/L,時(shí)間40 min,浴比1∶4。

固色:ST210 2%(o.w.f),溫度50℃,時(shí)間20 min,浴比1∶4。

柳海雄等提出的中性除氧TF-161LC拋光酶,具有拋光食毛效果好、工藝流程簡(jiǎn)單、節(jié)省時(shí)間、操作方便、降低能耗、污水排放少、COD值低等特點(diǎn)。除氧和拋光一體的拋光酶,可以在中性環(huán)境下拋光,也可以同浴拋光和染色后拋光,廣泛應(yīng)用于纖維素纖維及其混紡織物拋光,故選用傳化的拋光酶TF-161LC來(lái)食毛拋光處理[10]。根據(jù)田呈呈等在試驗(yàn)提出的中性拋光酶最佳p H值在5.0～8.0之間,p H值為6.0時(shí)活力最佳,最佳工作溫度為50～55℃。所以工藝選擇溫度55℃、p H值為6.0、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間40 min,在染色完成后進(jìn)行酵素拋光處理[11]。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 織物失重率

面料在恒溫恒濕條件下放置24 h后,分別稱取面料拋光食毛前后的質(zhì)量,通過(guò)公式(1)計(jì)算面料失重率。

面料失重率=(M1-M2)/M1×100% (1)式中:M1——拋光食毛前面料的質(zhì)量,g;M2——拋光食毛后面料的質(zhì)量,g。

1.3.2 頂破強(qiáng)力

按照GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強(qiáng)力的測(cè)定鋼球法》在恒溫恒濕室內(nèi)放置4～5 h后,分別測(cè)試5次,計(jì)算出平均值并記錄。

1.3.3 硬挺度

按照GB/T 18318.1—2009《紡織品 彎曲性能的測(cè)定 第1部分:斜面法》測(cè)定,將試樣按經(jīng)、緯向各剪5條,尺寸為2.5 cm×20 cm的長(zhǎng)條,測(cè)試后取平均值。

1.3.4 耐干濕摩擦色牢度

按GB/T 3920—1997《紡織品 色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取吩囼?yàn)進(jìn)行操作,用灰色樣卡評(píng)定。

1.3.5 耐水洗色牢度

根據(jù)GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》方法測(cè)定耐皂洗色牢度。

1.3.6 拋光食毛效果

將一定重量的面料放入配制好化學(xué)助劑的密閉容器中,升溫運(yùn)行拋光處理。處理后將面料充分清洗,把清洗液與拋光液混合在燒杯里,在濾紙上抽濾后對(duì)毛羽進(jìn)行評(píng)級(jí)。1級(jí)為幾乎沒(méi)毛羽,拋光效果差,5級(jí)為濾紙上毛羽多,拋光效果好。

1.3.7 粘合交聯(lián)效果

將經(jīng)ST309A處理過(guò)的面料,稱取一定重量后放入配制好化學(xué)助劑的密閉容器中,將面料充分清洗,把清洗液在濾紙上抽濾后對(duì)毛羽進(jìn)行評(píng)級(jí)。1級(jí)為幾乎沒(méi)毛羽,粘合交聯(lián)效果好,5級(jí)為濾紙上毛羽多,粘合交聯(lián)效果差。

1.3.8 抗起毛起球性能

依照GB/T 4802.3—2008《紡織品織物起毛起球性能的測(cè)試 第3部分:起球箱法》檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 中性除氧拋光酶食毛效果

按工藝流程經(jīng)酵素拋光食毛處理后,沒(méi)加柔軟性黏合劑ST309A處理,按1.3.6測(cè)試方法測(cè)試得拋光食毛效果級(jí)數(shù)、頂破強(qiáng)力及織物失重率見(jiàn)表1。

表1 拋光食毛效果及織物失重率

由表1可知,針織面料經(jīng)中性除氧拋光酶食毛后,拋光食毛效果好,達(dá)到5級(jí)水平,但織物失重達(dá)8.7%,而面料頂破強(qiáng)力從485 N下降到了442 N,強(qiáng)力下降達(dá)8.9%。由于傳統(tǒng)工藝拋光處理后面料的強(qiáng)力降幅大多在10%～13%之間,由表1中的失重率可知,中性除氧拋光酶處理纖維素纖維針織面料的失重率比傳統(tǒng)工藝要低些。這是由于中性除氧拋光食毛是在低溫、低堿條件下,對(duì)纖維素纖維針織面料的作用比較溫和損害小。

2.2 柔軟性黏合劑ST309A對(duì)粘合交聯(lián)效果和手感的影響

面料經(jīng)過(guò)烘干后,按工藝流程在定型時(shí)加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的柔軟性黏合劑ST309A后,按1.3.7測(cè)試方法測(cè)得的粘合交聯(lián)效果級(jí)數(shù)和硬挺度見(jiàn)表2。

由表2可知,針織面料經(jīng)中性除氧拋光酶食毛后,拋光食毛效果達(dá)到5級(jí)水平,隨著柔軟性黏合劑ST309A不同比例的加入,粘合交聯(lián)效果試驗(yàn)中水洗下來(lái)的毛羽逐漸減少,說(shuō)明ST309A對(duì)紗線內(nèi)部斷裂的毛羽起到粘合作用,消費(fèi)者買回去水洗就不會(huì)出現(xiàn)掉毛的現(xiàn)象。按表2中數(shù)據(jù)當(dāng)加入份量達(dá)到3%時(shí),粘合交聯(lián)效果為1級(jí),手感還是軟滑,可以達(dá)到要求。但超過(guò)3%后,粘合交聯(lián)效果提升不大,硬挺度大幅增加,手感已經(jīng)向硬滑方向發(fā)展,所以選擇ST309A加入量3%為宜。

表2 粘合交聯(lián)效果及硬挺度

2.3 柔軟性黏合劑ST309A對(duì)頂破強(qiáng)力及織物失重率的影響

針織面料經(jīng)過(guò)烘干后,按照工藝流程在定型時(shí)加入3%(o.w.f)的柔軟性黏合劑ST309A后測(cè)得的頂破強(qiáng)力及織物失重率見(jiàn)表3。

表3 頂破強(qiáng)力及織物失重率

由表3可知,針織面料經(jīng)中性除氧拋光酶食毛后,加入柔軟性黏合劑ST309A后面料表面毛羽少,拋光效果好,而頂破強(qiáng)力較酵素食毛后提升了31 N,織物失重率由8.7%下降到了2.5%,這是因?yàn)轲ず蟿㏒T309A對(duì)紗線內(nèi)部斷裂的毛羽起粘合作用,斷裂的毛羽通過(guò)黏合劑和交聯(lián)劑成立體網(wǎng)狀薄膜,由于表面毛羽的脫落,紗支變細(xì),加入柔軟性黏合劑ST309A后,形成的網(wǎng)狀薄膜填補(bǔ)了這些空間,使面料在各個(gè)方向的延展都有所加強(qiáng),彈性變大,從而減少面料重量的損失,強(qiáng)力增加。

2.4 柔軟性黏合劑ST309A對(duì)色牢度及抗起毛起球性能的影響

把酵素食毛后的面料與加黏合劑ST309A 3%的面料進(jìn)行色牢度及抗起毛起球性能的對(duì)比,見(jiàn)表4。

表4 色牢度及抗起毛起球性能

由表4可知,針織面料經(jīng)中性除氧拋光酶食毛后,加入柔軟性黏合劑ST309A后面料毛羽少,表面干凈。各項(xiàng)色牢度和抗起毛起球性能都有所提升,這是因?yàn)镾T309A中的黏合劑和交聯(lián)劑成立體網(wǎng)狀薄膜,固著毛羽的同時(shí)也把染料固著在薄膜內(nèi),從而改善色牢度,特別是濕摩擦牢度提升尤為明顯。由于黏合劑的作用,纖維間的摩擦力大大增加,所以抗起毛起球性能相應(yīng)提升。

3 結(jié) 論

(1)柔軟性黏合劑ST309A最佳用量是3%,此時(shí)面料酵素食毛后加入柔軟性黏合劑ST309A處理,對(duì)紗線內(nèi)部斷裂的毛羽固著率高,服裝水洗幾乎沒(méi)有毛羽掉入水中,并且對(duì)手感影響最小。

(2)柔軟性黏合劑ST309A能增加面料的頂破強(qiáng)力,使酵素食毛后織物的失重率下降,這是因?yàn)轲ず蟿㏒T309A對(duì)紗線內(nèi)部斷裂的毛羽起粘合作用,斷裂的毛羽在130℃以上的溫度通過(guò)黏合劑和交聯(lián)劑發(fā)生自交聯(lián)在織物表面形成立體網(wǎng)狀薄膜固定下來(lái),減少面料重量的損失,進(jìn)而增加面料的頂破強(qiáng)力。

(3)通過(guò)試驗(yàn)可知柔軟性黏合劑ST309A對(duì)各項(xiàng)色牢度和抗起毛起球性能都有所提升。原因是柔軟性黏合劑ST309A在定型時(shí)的高溫下形成立體網(wǎng)狀薄膜,把游離在纖維表面以離子鍵、偶極作用、范德華力、氫鍵結(jié)合的染料固著在薄膜內(nèi),從而改善色牢度,特別是濕摩擦牢度提升尤為明顯。由于黏合劑的固化作用,纖維被形成立體網(wǎng)狀薄膜相互粘合在一起,增加了纖維間的摩擦力,所以抗起毛起球性能相應(yīng)提升。