滌綸長絲仿棉經編織物的堿減量處理

冒海文，繆旭紅，陳 晴

(江南大學教育部針織技術工程研究中心，江蘇 無錫 214122)

滌綸雖然具有強度高、抗皺性好等特點，但與棉纖維相比，其吸濕性、抗靜電性、舒適性仍稍遜一籌［1］。純棉織物一直備受人們青睞，但由于棉花的緊缺，仿棉織物逐漸流入市場。目前市場上的仿棉織物在手感上比較生硬，外觀上光澤較強，總體來說棉感不強。為進一步提高滌綸仿棉織物的棉感，除對纖維原料進行改性外，印染方面可采用堿處理、后整理或化學變性等方法。本文利用間歇式堿減量法對滌綸長絲仿棉經編織物進行處理［2］，目的在于提高仿棉織物的柔軟性，使之仿出棉纖維短纖的效果，在手感上更接近棉織物。

1 試驗部分

1.1 試驗材料與儀器

材料:滌綸長絲仿棉織物小樣(原料為6.7 tex/36 f仿棉滌綸長絲，該長絲由不同收縮率的FDY和POY聚酯長絲構成，FDY為全拉伸絲，具有高取向度，不易變形，POY為預取向絲，是紡DTY長絲的中間產品，易收縮，織物組織為GB1:1-0/2-3//GB2:1-2/1-0//、面密度為 103 g/m2)，NaOH(分析純)，洗凈劑。

儀器:LA2002-A型紅外線染色機、電子天平、電熱恒溫烘箱。

1.2 試驗方案

1)高溫高壓堿減量工藝流程。堿液配制—加入試樣—快速升溫至規定溫度—保溫—降溫至80℃—從染色機中取出試樣，然后自然降溫至室溫—冷水洗凈—100℃烘干—烘箱恒重稱取質量—計算減量率。

2)工藝曲線。工藝曲線如圖1所示。配制堿液時，固態堿溶解會放熱，染杯中初始溫度為15℃。T為試驗溫度，本試驗中T有3個水平，100、110和120℃;第Ⅰ階段為升溫階段，第Ⅱ階段為保溫階段，第Ⅲ階段為降溫階段，降溫的主要原因是紅外線染色機染杯的安全操作溫度為80℃以下［3］。

圖1 堿減量工藝曲線Fig.1 Process curve of alkali deweighting

3)正交試驗表。正交試驗提高了試驗的效率和分析質量，是多因素試驗設計問題中的常用手段。在堿減量試驗中，NaOH質量濃度、處理時間、浴比、溫度這4個因素為主要因素，為探究這些因素的主次性，本文采用L9(34)的正交試驗。表1示出試驗的因素表。

表1 試驗因素Tab.1 Factor table

1.3 織物減量率的測定

通過測量織物質量減少率來表征堿減量的程度，即減量率。堿減量處理前，將試樣在烘箱中恒重稱取質量W1;將織物投入按要求配好的堿液中，在染色機中處理后一定時間，溫水洗滌，自然降溫，當溫度達到室溫時，用冷水洗凈晾干。烘箱恒定質量稱取質量W2。減量率的計算公式為

式中:W為減量率，%;W1為試驗前待試驗織物質量，g;W2為試驗后織物經過烘干、室溫平衡后的質量［4］，g。

2 結果與討論

2.1 正交試驗結果分析

為使該織物有一定的棉感，手感柔軟，對滌綸長絲仿棉織物進行堿減量處理。但不是減量率越大越好，因為減量率越大，織物的強力損失越多，因此正交試驗的衡量指標不能選擇減量率，綜合考慮這2個因素后，采用拉伸強度作為衡量堿減量的指標。表2示出滌綸長絲仿棉織物拉伸強度正交試驗的結果。

由表2中極差R的大小關系可知，在滌綸織物堿減量整理時，NaOH質量濃度為15、25、35 g/L，處理溫度在 100、110、120 ℃，處理時間為 30、40、50 min，浴比為 1∶10、1∶15、1∶20 的工藝條件下，各因子的重要性順序為D＞A＞C＞B，即溫度為影響堿減量試驗結果的主要因素，堿液質量濃度次之，而處理時間及浴比的影響相對而言較小。此外，從正交表中還可得出的結論是，理論上滌綸長絲仿棉織物堿減量的最佳工藝搭配方案為A1B3C2D1。

2.2 最優工藝條件探究

由2.1的正交試驗可得出滌綸長絲仿棉織物減堿量試驗的理論最佳工藝參數:NaOH質量濃度為15 g/L，處理時間為 50 min，浴比為1∶15，處理溫度為100℃，其中溫度、堿液濃度對試驗的影響較大。為使堿減量處理后的織物在各方面都接近棉織物，還需要綜合考慮各方面因素，得出最佳工藝。在滌綸堿減量處理過程中，普遍存在著堿利用率低的難題，導致生產成本提高，加上滌綸降解物乙二醇和對苯二甲酸鈉，使得堿減量廢液成為堿度大、有機物含量高，難以達標治理的廢水，對環境污染帶來極大的危害，因此將堿利用率作為一個因素來分析最佳工藝具有重要意義，堿利用率的計算公式如下，其中Q為堿利用率，%;M1為織物減少的質量，g;M2為堿的質量，g。

強損率的計算公式如下。

其中:G為強損率，%;G1為堿處理前織物的質量，g;G2為堿處理后織物的質量，g。

圖2示出在浴比、時間和NaOH質量濃度不變的相同條件下，測得的強力和強損率與處理溫度的關系曲線。圖3示出在相同條件下減量率和堿利用率與處理溫度的關系曲線。首先，根據處理后織物的強力不能低于純棉織物(此次選取的棉織物的強力為353 N)，由圖2可知，溫度不能高于110℃;其次是結合強力，減量率(在25%以內)，堿利用率盡量高這3個因素，由圖3可知，該試驗得出的最佳的堿處理溫度為110℃。

圖2 處理溫度與強力和強損率的關系Fig.2 Relationship between handing temperature and strength，strength loss

圖3 處理溫度與減量率和堿利用率的關系Fig.3 Relationship between handing temperature and decrement rate，alkali utilization

圖4示出在浴比、時間和處理溫度不變的條件下，測得的強力和強損率與NaOH質量濃度的關系曲線。圖5示出在相同條件下減量率和堿利用率與NaOH質量濃度的關系曲線。首先，根據處理后的織物的強力不能低于純棉織物的原則，由圖4可知，NaOH質量濃度不能高于30g/L;其次，結合強力、減量率(在25%以內)，堿利用率盡量高這3個因素，由圖5可知，該試驗的最佳NaOH質量濃度為25 g/L［5］。

圖4 NaOH質量濃度與強力和強損率的關系Fig.4 Relationship between alkali dosage and strength，strength loss

圖5 NaOH濃度與減量率和堿利用率的關系Fig.5 Relationship between alkali dosage and decrement rate，alkali utilization

3 織物表觀及風格

3.1 織物表觀觀測

用SBS.Ⅰ型試樣表面處理機對試樣進行離子濺射法鍍金，然后用分辨率為3.0 nm的JSM.6360SEM掃描電鏡來觀察樣品形貌［6］。圖6示出棉織物和堿減量處理前后織物的電鏡照片。由圖6(b)可知，滌綸仿棉長絲是由2種具有不同沸水收縮率的原料組成，其中較直較粗的為FDY，而蓬松彎曲的絲為 POY;由圖6(c)可知，堿減量處理使得部分纖維斷裂，織物結構更加蓬松，由于平直的FDY被更加蓬松的POY遮住，織物的反光降低，光澤較柔和;由圖6(d)～(g)可知，FDY相對于POY而言較粗，堿處理前后2種纖維都有一定的損傷，更明顯的是POY的損傷情況比FDY嚴重，對比圖6(a)、(c)可知，位于織物表面的POY由于表面凹凸產生漫反射使得滌綸仿棉織物的光澤有所降低且趨近于棉的柔和光感［7］。

圖6 棉織物和堿減量處理前后織物SEM對比照片Fig.6 Comparison between cotton fabric and fabric before and after alkali deweighting via SEM.(a)Cotton fabric(×150);(b)Untreated polyester fabric(×150);(c)Alkali treatment polyester fabric(×150);(d)Untreated POY(×5000);(e)Alkali treatment POY(×5000);(f)Untreated FDY(×5000);(g)Alkali treatment FDY(×5000)

3.2 織物風格測試

參照 FZ/T 01054.1—1999《織物風格測試方法》，使用KES FB-2-AUTO-A自動化純彎曲試驗儀、KES FB-3-AUTO-A自動化壓縮試驗儀對織物的風格進行客觀評價［8］。針織物的彈性較大，小負荷條件下很難得到準確的試驗數據，因此不適宜在風格儀上測試有關伸長的指標，所以本次試驗是針對織物的彎曲和壓縮性能進行測試。表3示出KES-FB風格儀測定指標及含義。表4示出棉、堿處理前后織物的KES測試結果。

表3 KES-FB風格儀測定指標及含義Tab.3 Measuring indexes and meaning of KES-FB style instrument

表4 棉、堿減量處理前后織物KES測試結果Tab.4 KES test results of cotton fabric and fabric before and after alkali deweighting

結合表3、4可得出，堿減量處理前后，滌綸長絲仿棉織物的彎曲性相差較大，壓縮性有所改善。就剛柔性和活絡性來說，堿處理后的滌綸長絲仿棉織物的剛柔性不及棉織物，但活絡性接近棉織物且優于棉織物;就蓬松感和豐滿感來說，堿處理后的織物柔軟感更強，蓬松感雖不及棉織物但已向棉織物趨近［9－10］。

4 結論

1)滌綸長絲仿棉織物堿減量的最優工藝為:NaOH質量濃度 25 g/L，處理時間 50 min，浴比1∶15，處理溫度110 ℃。

2)堿減量對仿棉滌綸長絲中的FDY、POY這2種成分均會產生損傷，且POY損傷的較嚴重，覆蓋在FDY上的POY由于表面凹凸產生漫反射，從而降低了滌綸的光澤，使之趨近于棉的柔和光感。

3)經最優工藝處理的滌綸長絲仿棉織物的手感柔軟并有一定的蓬松感，由于部分POY的斷裂外觀已有類似棉織物的毛羽感，總的來說，已達到仿棉效果，柔軟度優于棉織物。

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