超細旦腈綸與粘膠混紡纖維開叉與染色不勻分析

顧丹鳳

(中國石化上海石化腈綸部，上海 200540)

超細腈綸的細度為0.89 dtex，細旦腈綸纖維手感柔軟，蓬松、強度高、色澤鮮艷、吸濕性比普通腈綸高一倍。其織物具有真絲的天然手感、輕薄柔軟，透氣性、懸垂性良好，與粘膠混紡可以相互取長補短，因而在市場上具有廣泛應用。某客戶使用上海石化的0.89 dtex超細旦腈綸與粘膠混紡紗制成的織物發生了染色不勻的情況，并在電鏡下觀察到紗線中的纖維有末端開叉現象，于是懷疑上海石化0.89 dtex超細旦腈綸梳棉后發生開叉不能上色才造成染色不勻，隨即向上海石化反映這一質量問題，并提供了問題纖維與正常纖維的電鏡照片，如圖1～4所示。從照片來看，該問題織物中纖維的末端開叉情況確實比較嚴重。

圖1 末端開叉纖維電鏡照片

1 儀器與測試

1.1 主要原料

發生質量問題的上海石化0.89 dtex超細旦腈綸與粘膠混紡棉卷及未染色紗線;純粘膠纖維;梳棉前的上海石化0.89 dtex超細旦腈綸散纖維;梳棉后的上海石化0.89 dtex超細旦腈綸/粘膠棉卷。

1.2 測試方法

1.2.1 染色

圖2 末端開叉纖維電鏡照片

圖3 正常纖維的電鏡照片

圖4 正常纖維的電鏡照片

利用腈綸用陽離子染料染色［1］、粘膠用活性染料、硫化染料等染色［2］的機理，可以把腈綸與粘膠分離開來。用陽離子染料孔雀綠在RT-1180高溫高壓染色機上加熱到105℃保溫保壓1 h，對腈綸與其他纖維混紡的棉卷或紗線進行染色。

1.2.2 紅外分析

用Nicolet6700紅外分析儀對混紡纖維進行掃描得到紅外圖譜，根據腈綸與粘膠的特征吸收峰的不同，把兩者區分開來。

1.2.3 纖維縱表面與橫截面分析

對混紡纖維進行切片，在HIROX三維顯微鏡上觀察其橫截面，根據腈綸與粘膠或其他雜質纖維橫截面形狀的不同，把它們區分開來。此外，觀察混紡纖維的縱表面，可看到纖維末端是否開叉。

2 結果與討論

2.1 混紡纖維成分鑒別

纖維混紡時由于多種原因，如原料本身不純或前期設備未清理干凈等，很容易混入其他不需要的雜質纖維，從而影響混紡織物的染色性能，因此，對于發生質量問題的織物，首先要鑒別其組成，確保不含其他雜質。

2.1.1 染色分析

為了分析織物染色不勻的原因，該客戶還提供了另外兩個樣品，其中一個是梳棉后的棉卷，另一個是未染色紗線，兩個樣品的混紡纖維組成與問題織物相同，見圖5～6。把這兩個樣品用孔雀綠染料按腈綸的染色工藝條件進行染色，結果發現綠色中夾雜部分白色纖維，見圖7所示。

圖5 發生質量問題的棉卷

因為染色用的染料是陽離子染料孔雀綠，腈綸能吸收此染料而染成綠色，可以初步判斷綠色纖維是0.89 dtex超細旦腈綸，而不能染色的白色纖維不是腈綸。

進一步觀察發現綠色部分的超細旦腈綸有末端分叉現象，其分叉部分也是綠色的，但顏色相對較淺，可能是纖維較細引起的。同時可見不能染色的纖維也有少量的開叉現象。如圖8所示。

圖6 發生質量問題的未染色紗線

圖7 發生質量問題的混紡棉卷用孔雀綠染色后的照片

圖8 問題纖維染色后照片

2.1.2 紅外光譜分析

分別從染色后的問題棉卷和紗線中仔細挑出未能上染的白色纖維，用紅外壓晶法進行制樣，再用紅外光譜儀掃描，圖譜如圖9所示。

由圖9可見，綠線為0.89 dtex腈綸纖維的圖譜，可清晰看到2 240 cm－1的吸收峰為腈綸的特征吸收峰(－CN)［3］，而棉卷和紗線中未上色的白纖維中幾乎沒有腈綸的特征吸收峰，進一步說明未上色的白纖維不是腈綸。同時，問題棉卷和紗線中未染色的白色纖維的紅外圖譜相同，說明問題棉卷和紗線中未上色的白纖維為同一類型的纖維。

圖9 純腈綸與未能染色的白色纖維的紅外圖譜對照圖

圖10 純粘膠與未能染色的白色纖維的紅外圖譜對照圖

拿對方提供的純粘膠進行紅外掃描，得到純粘膠纖維圖譜，如圖10所示。與問題紗線中不能染色的白色纖維的紅外圖譜疊加在一起，二者幾乎完全重合，可以認定該問題棉卷與紗線中不能染色的白色纖維是粘膠。該問題棉卷與紗線是腈綸與粘膠混紡的，不含第3種雜質。

2.1.3 橫截面切片分析

利用哈氏切片法對問題紗線進行切片，在三維顯微鏡下進行觀察，得到橫截面照片如圖11－12所示。

從圖11中可以看出，問題紗線中有兩種截面形狀，一種是圓形的，另一種是鋸齒狀的，上海石化的0.89 dtex超細旦腈截面是圓的，再比對圖12的純粘膠橫截面照片，可以認定鋸齒狀的是粘膠。問題紗線橫截面照片中無第3種截面形狀，進一步證明混紡紗線中無其他雜質，排除了雜質引起染色不勻的情況。

圖11 問題紗線橫截面照片

2.2 纖維末端開叉分析

在HIROX三維顯微鏡上觀察纖維表面，粘膠的縱表面是寬扁形的，且表面有明顯溝槽，0.89 dtex超細旦腈綸是光滑的圓形，根據腈綸與粘膠表面形狀的不同，區分兩種纖維并觀察纖維的開叉情況。

在上海石化的0.89 dtex超細旦腈綸原料纖維的光學顯微鏡圖中，并未發現纖維末端開叉現象，如圖13所示。

圖12 純粘膠橫截面照片

圖13 上海石化超細旦腈綸纖維末端照片

再觀察發生問題的棉卷與未染色紗線，發現梳棉后的0.89 dtex超細旦腈綸與粘膠都發生不同程度的開叉現象，其中0.89 dtex超細旦腈綸的開叉程度更嚴重一些，如圖14～15所示。

圖14 發生質量問題的超細旦腈綸末端開叉照片

圖15 發生質量問題的粘膠纖維末端開叉照片

與常規腈綸相比，0.89 dtex超細旦腈綸單纖強力低，抗彎剛度小，回潮率小，容易起靜電，在開清棉及梳棉工序中受打擊及梳理后易扭曲受損，梳棉機工藝條件應緩和，各部件速度應適當降低。由于粘膠纖維具有同樣細度小、強力低、易損傷等特點，開清棉工藝基本可采用與細旦腈綸相同的工藝。故上海石化在紡紗試驗室內以廠方提供的粘膠及超細旦腈綸為原料進行紡紗工藝研究。在開清棉工序以適度開松為主，控制各部打手速度和隔距，減少打擊強度和次數，具體工藝設計遵循采取輕定量、低速度、多梳少打、大隔距、快轉移等工藝原則，在確保兩者充分混合、梳理的基礎上防止超細旦腈綸受到意外損傷及拉斷。通過對梳棉后的棉條進行取樣分析，未發現纖維末端開叉現象。如圖16所示。

圖16 梳棉條件優化的超細旦腈綸/粘膠混紡纖維末端

由此可知，不良梳棉工藝可能導致混紡纖維末端出現開叉，優化梳棉工藝可以解決超細旦腈綸纖維末端開叉問題。

3 結論

a)發生質量問題的混紡織物是由腈綸與粘膠混紡而成，不含其他雜質。

b)構成問題織物的兩種原料纖維在梳棉加工前并未出現開叉，而在梳棉后均發生了末端開叉現象，超細旦腈綸開叉現象更嚴重，說明嚴重的開叉現象應由不良梳棉工藝導致。試驗證明，優化梳棉工藝可以解決纖維末端開叉問題。

c)末端開叉的0.89 dtex超細旦腈綸也能染色，但分叉部分顏色相對較淺。不能排除由于超細旦腈綸纖維開叉部分上染顏色淺而造成織物出現染色不勻的問題。

d)腈綸與粘膠混紡紗線由于纖維的特性對紡紗工藝有特殊要求，染色用的染料性質不同，染色工藝復雜，其織物染色不勻情況可能由其他原因引起。

［1］唐振波.細旦腈綸染色工藝研究［J］.合成纖維，2011，3:36－37.

［2］楊曉麗.竹粘膠纖維面料染整工藝［J］.染整技術，2011，11:23－25.

［3］翁詩甫.傅里葉變換紅外技術［M］.北京:化學工業出版社，2005:258－262.