PTT纖維紡織面料的染整加工技術

繆 融

Dyeing and Finishing Technology of PTT Fabrics

與其他合成纖維相比,PTT纖維具有彈性回復性優異、抗污性好、手感柔軟等特點,服用性能優越,已成為時下最流行的纖維品種之一。但由于PTT纖維的物理性能與PET纖維有較大差異,必須采用適宜的新的染整加工方法,才能將PTT纖維紡織面料做到極致。

Compared with other synthetic fibers, PTT fiber has many advantages such as excellent elastic recovery, good soil resistance, soft handle etc. It has become one of the most popular fibers. However, due to a big difference in physical properties between PTT and PET, the new appropriate dyeing and finishing methods should be adopted to assure the quality of final products.

一、PTT纖維的特點及應用

PTT纖維與PET纖維一樣,也是聚酯家族中一員。1941年,它由 2 個英國化學家合成,但高昂的原料價格使其未能商業化。1990年殼牌發明了生產1,3 – PDO (PTT的主要原料)的經濟工藝路線;1998年殼牌商業化PTT,使之成為紡織業40年內第一個大類新纖維原料;2004年加拿大聚合物有限公司投產 9.5 萬t/a的產量,是世界第一套大規模PTT連續法生產裝置。然而PTT纖維商品化只是近10年的事。PTT纖維與錦綸相比,對環境的影響較小,能量消耗為錦綸6的50%,大氣排放減少 44%。PTT纖維的特點及應用如表 1 所示。

從表 1 可知, PTT纖維由于獨特的彈性回復性和手感,已大量地應用于服裝、家紡、地毯等領域,近期最為流行的就是PTT纖維記憶性面料,這類面料已用于高檔風衣、茄克衫、女士時裝等。

二、PTT纖維記憶性面料的染整加工技術

1. PTT纖維的性能及在染整加工中遇到的問題

PTT纖維由于其物理性能與PET纖維有較大差異(特別是該纖維強力只有PET纖維一半),因此在其紡織印染加工中應引起高度重視,要采取與之相適宜的加工方法。PTT纖維與其他合成纖維物理性能的比較如表 2 所示。

PTT纖維記憶性面料在印染加工中會遇到很多麻煩問題,主要有如下幾個方面:(1)染色后布面色霧、色污和色點;(2)染色后缸差和透染性差;(3)布面條花或條干;(4)布面極光印;(5)布面白斑和色斑。如果這些問題沒有得到最大程度地解決或改善,此類面料就無法得到正常生產和加工。要解決這些問題,首先需要制定正確可行的染整工藝(如圖 1 所示),其次是選擇正確的染化料和助劑。

由于PTT纖維的強力只有PET纖維的一半。因此,在PTT纖維記憶性面料織造時,為防止其較高紗線的斷頭,會加入相當量的蠟質,從而使織造順利進行。另外,PTT纖維在紡絲過程中,低聚物的產生會比PET纖維更嚴重,這些成分殘留在織物上就會產生前面所提到的麻煩問題。前處理(精練)是很關鍵的,否則在后面的染色加工中易造成布面色霧、色污和色點以及染色后缸差和透染性差等問題。

2. 精練工藝注意事項

精練是為了去除前道工序加工時產生或須加入的組分,往往這些組分會嚴重影響后序的染整加工。為了有效地去除這些組分,正確合理地制定精練條件尤為重要。PTT纖維記憶性面料精練參考工藝為:溫度 80 ～ 100 ℃,時間 20 min,用燒堿調節pH值到 13,PTT纖維專用除油劑 2 g/L。此類專用除油劑除了對蠟質和油脂有很好去除和乳化效果外,還需要具有對低聚物有很好的溶解作用。倘若選擇的除油劑無溶解低聚物效果,須在精練時另外加入PTT低聚物防止劑,否則在后面的染色加工中會產生布面白斑和色斑。目前,除油劑有兩大類,即乳化劑型和溶劑型。在使用時,首先要了解選擇哪種類型的除油劑。乳化劑型除油劑是一種有效去除油劑的助劑,如織造油、氨綸絲上的有機硅油等,但任何乳化劑都有其自身的濁點溫度,如果在使用中溫度超過該乳化劑的濁點溫度,其乳化除油效果將明顯下降,這在使用中必須重視,一般溫度為 70 ～ 85 ℃。溶劑型除油劑可采用較高溫度除油,一般溫度可達 100 ℃,有時可與染色同浴加入(120 ～ 130 ℃),溶劑型除油劑去除蠟質更有效。

筆者認為PTT纖維機織記憶性面料應采用平幅無張力或低張力設備進行精練處理。這是因為PTT纖維是一種低彈性纖維,彈性纖維在前處理時須進行纖維預收縮處理。如果采用非平幅式松式前處理,織物每一部分所受的應力都是不一致,折疊的部分應力較高,并且不一致,極易產生收縮不一致現象。在較高的前處理溫度下,織物每一部分纖維結構排列不一致,造成在染色時染料上色不一致。因此,采用平幅無張力或低張力設備進行精練處理,對改善布面條花或條干會有幫助,這在許多實際生產中得到了證實,在前處理前可根據織物的情況,進行預定形。從這里能看出精練效果是何等重要,許多染色問題往往是前處理時的疏忽大意。此外還需注意的是,精練后的洗滌也很關鍵。PTT纖維親油性要好于PET纖維,因此,在洗滌時,要防止蠟質和油酯的反沾污。否則,在后面的染色加工中易產生布面色霧和色污。

3. 染色工藝注意事項

PTT纖維記憶性面料前處理后,就是染色,染色工序是許多麻煩問題的總暴露,其中又以擦傷極光印最為麻煩。PTT纖維機織記憶性面料織造經緯密度相當高,加上PTT纖維本身具有較好的回彈性,使PTT纖維機織記憶性面料組織結構更為緊密,紗與紗之間處于高度擠壓狀態,織物一旦受到外力撞擊PTT紗沒有可滑移的空間。加之PTT纖維玻璃化溫度較低,在染色的條件下,所產生的擦傷極光印是永久性的。因此,PTT纖維記憶性面料在整個印染加工中都要注意機械設備的狀況和織物在機械設備內運行的整個過程,盡量減少織物與設備之間的摩擦機會(織物進出染缸、染缸內道布輪等),包括在整個印染加工中操作人員的手指甲等。

由于PTT纖維記憶性面料極易與機械設備產生擦傷極光印。因此,減少織物印染加工的周期很重要,提高一次成功率顯得尤為突出。正確選擇PTT纖維專用分散染料和助劑及染色工藝是首先應考慮的,PTT纖維專用分散染料應具備以下條件:優異的低溫染料提升性、優秀的多項牢度、優良的勻染性、良好的配伍性、重要的條花覆蓋性、高環保要求。目前上海安諾其紡織化工股份公司開發的安諾可隆PTT纖維專用染料已達到了上述要求,染色效果優異。

PTT纖維織物一般在 100 ～ 120 ℃下染色 60 ～ 90 min。60 ～ 100 ℃是分散染料上染敏感區,須根據染機情況嚴格控制升溫速率,防止因染料上染過快產生的不勻染現象,如有必要可在 80 ℃下保溫 10 min。在染色時除了加勻染劑外,還應加入PTT低聚物防止劑,因為染色的溫度最高,時間最長,這時低聚物放出的量最多。分散染料在PTT纖維移染性要差于PET纖維,再加之PTT纖維記憶性面料高經緯密度組織結構,分散染料透染性更難,因此應加入適量的移染劑,有助于分散染料向纖維內部遷移,這樣有利于解決和改善染色后缸差和透染性差(很多情況下,染色的殘液已清,但不同時間染色取樣,色澤會有很大變化)問題。另外,在長時間高溫染色中,為了防止織物與設備的摩擦而產生擦傷極光印,應加入PTT專用柔順劑。

PTT纖維染色過程中極易產生色點和色漬,其主要原因是PTT纖維面料中的大量油蠟和低聚物,以及不良的水質與其結合物,嚴重破壞染料的分散穩定性,致使分散染料相互凝集。因而建議在染浴中加入適量分散劑、分散螯合劑、低聚物防沾劑等,此現象會明顯改善。在此有必要提一下,后定形溫度應不高于 150 ℃。

三、PTT纖維交織或混紡面料的染整加工技術

PTT纖維不只用于記憶性面料,更多的用途在于充分利用PTT纖維較好的回彈性、柔軟的手感及良好的保暖性,與其他纖維混紡和交織而成的紡織品。

PTT纖維與PET纖維交織面料的風格和手感以及各項色牢度均優于PA纖維和PET纖維交織面料,可用于時裝、體育運動服、家紡等。印染加工前處理工藝和工序可參照PTT纖維,但染色工藝應注意:低溫下PTT纖維著色多,隨著升溫染料轉移到滌綸上(可做有雙色效果面料),如需要同色性,染色工藝最好是采用高溫染色方法,參考PET纖維的染色工藝(120 ～ 125)℃×(40 ～ 60)min,逐漸升溫以防止不勻染的現象發生,最好在 70 ～ 90 ℃之間保溫 10 ～ 20 min勻染。

PTT纖維與纖維素纖維(如棉、粘膠、天絲?、麻等)混紡或交織面料的手感和抗皺性相當優秀,可用于內衣、服裝面料等。印染加工前處理工藝可參照相應純纖維素纖維和PTT纖維的工藝,其中染色工藝采用兩浴法和一浴兩步法。兩浴法一般采用先染PTT纖維后染纖維素纖維的工藝,PTT在 110 ℃×(40 ～ 60)min條件下染色,注意勻染性;分散染料染色后進行還原清洗,防止沾污纖維素纖維;活性染料染色后在 80 ℃下進行皂洗;兩類染料分別染色,干擾性小,染料限制少,但流程長、效率低。一浴兩步法取消了還原清洗工序,因此需要選用對棉沾污性小或經皂洗可清除的分散染料。圖 2 和圖 3 為PTT纖維與纖維素纖維混紡或交織面料的兩浴法和一浴法染色工藝曲線。

PTT纖維與醋酸纖維混紡或交織面料具有懸垂性好、抗皺性強的特點,彌補了純醋酸纖維的缺陷,特別適合做女裝面料。PTT纖維與醋酸纖維混紡或交織面料的印染加工前處理工藝可參照相應的PTT纖維,但pH值應控制在酸性(pH值 5 ～ 6)。PTT/醋酸纖維交織物染色的核心是同色性染色,最適合的染色條件是 110 ℃×(30 ～ 40)min, 此溫度上的同色性良好(100 ℃時的同色性不良)。上海安諾其紡織化工股份公司研發了此類專用分散染料產品ANOCRON PTN 系列。

PTT纖維與絲綢混紡或交織面料利用PTT纖維的回彈性和柔軟的手感,彌補了純絲綢抗皺性差的缺陷;與羊毛或羊絨混紡或交織面料,彌補了純羊毛或羊絨易起皺性和洗后去皺麻煩等缺點。另外,利用細旦PTT纖維的超柔軟手感可達到仿羊絨的效果。

四、展望

目前PTT纖維發展速度極其迅猛,PTT/PET的復合彈力絲、PTT細旦和海島超細旦纖維相繼問世為PTT纖維增添了許多新用途,不斷有更多更好的新型面料開發出來,其發展前景十分廣闊。