純棉織物的硬挺整理

李南南,陳何卿,華學銘,趙雅潔,王春梅,*

(1.南通海匯科技發展有限公司,江蘇 南通226011;

2.南通大學 紡織服裝學院,江蘇 南通226019)

硬挺整理可以改變織物的外觀,增加織物的彈性與厚重感,賦予織物硬挺感,整理后的織物可廣泛應用于裝飾織物,在襯布生產中也有廣泛的應用[1-3]。現有的西服、茄克、褲子等服裝中使用的襯布存在著抗彎強度低、游離和水解甲醛量高、撕破強力低等問題[4-5],影響服裝的挺括性、彈性、立體感和安全性。為了提高產品品質,環保型硬挺整理劑應運而生[6-7]。本文以襯布企業普遍使用的醚化六羥樹脂M-6為硬挺劑,與PVA復配,對純棉織物進行硬挺整理,在保證硬挺度的前提下,降低織物上游離和水解甲醛含量。

1 試驗部分

1.1 材料、藥品和儀器

材料：經前處理的純棉梭織物,規格：30 tex×30 tex,212根/10 c m×212根/10 c m,由南通海匯科技發展有限公司提供。

藥品：醚化六羥樹脂 M-6、PVA(1799),由南通海匯科技發展有限公司提供;甲醛、乙酸、乙酸銨、乙酰丙酮、硫酸、硼砂、無水亞硫酸鈉、甲基紅、無水乙醇、百里香酚酞,均為分析純。

儀器：EL303型電子天平[梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司];PHS-3C精密p H計(上海儀電科學儀器股份有限公司);PB1型橫式壓染機、R-3型自動定型烘干機(廈門瑞比精密機械有限公司);WSB-3 A型智能數字白度計(溫州大榮紡織儀器有限公司);YG065 H/PC電子織物強力儀(萊州市電子儀器有限公司);UVmini-1200甲醛分析儀(深圳市鑫海瑞科技開發有限公司);硬挺度儀(自制)。

1.2 棉織物的硬挺整理工藝

(1)工藝處方

醚化六羥樹脂M-6/g·L-1160～240

Mg Cl2·6 H2O/g·L-15～25

PVA/g·L-15～40

p H值 4～6

(2)工藝流程

織物的準備→配置整理液→二浸二軋(軋余率80%)→預烘(100℃,3 min)→焙烘(150～190℃,1～3 min)→放置24 h→性能測試。

1.3 測試方法

1.3.1 織物抗彎長度

參照GB/T 18318.1-2009《紡織品 彎曲性能的測定 第1部分：斜面法》測試,每個試樣沿經向取3個樣,測試后取平均值。

1.3.2 撕破強力

參照GB/T 3917.2-2009《紡織品 織物撕破性能第2部分：褲形試樣(單縫)撕破強力的測定》,在YG065 H/PC電子織物強力儀上進行測試。每種試樣經向測3塊樣,取平均值。

1.3.3 白度測試

參照GB/T 17644-2008《紡織纖維白度色度試驗方法》,在WSB-3 A智能數字白度計上測試。每塊布樣測試4次,取平均值。

1.3.4 織物上游離和水解甲醛含量

參照GB/T 2912.1-2009《紡織品甲醛的測定第一部分：游離和水解的甲醛(水萃取法)》,利用乙酰丙酮顯色法制作甲醛標準曲線,通過標準曲線求得甲醛含量。

2 結果和分析

2.1 醚化六羥樹脂M-6用量的影響

固定PVA用量20 g/L,催化劑氯化鎂用量15 g/L,整理液p H值5,焙烘溫度170℃,焙烘時間2 min。改變M-6的用量,測定不同用量的M-6對整理織物性能的影響,見表1。

表1 M-6樹脂用量對整理織物性能的影響

由表1可知,未整理的棉織物,彎曲長度很低。隨著樹脂M-6用量的增加,整理織物的彎曲長度逐漸增大,但用量超過200 g/L以后,彎曲長度基本不變。這是因為隨著樹脂M-6用量的增加,棉織物與樹脂的交聯程度逐漸增加,故彎曲長度逐漸增大,當樹脂用量達到200 g/L時,交聯基本飽和,繼續增加樹脂的用量,彎曲長度基本不變。織物上的甲醛含量隨著樹脂用量的增加逐漸增加,但變化不是很大。這是因為樹脂用量越多,織物上的羥甲基含量越多,釋放的甲醛就越多。織物的撕破強力隨著樹脂用量的增加逐漸減小,這是因為隨著樹脂用量的增加,樹脂與PVA、棉織物的交聯程度逐漸增加,使織物中紗線的可活動性下降,從而導致織物的撕破強力減小。織物的白度變化不大。所以選擇樹脂M-6的用量為200 g/L。

2.2 PVA用量的影響

由于PVA有嚴格的線性結構,分子中含有大量極性強、尺寸小的易形成分子中或分子間氫鍵的羥基,易形成大分子網絡結構,因此,PVA具有很強的成膜性、黏合性、反應性和生物親和性。另外PVA還具有良好的物理化學性質、耐溶劑性、耐油脂性、較強的機械穩定性。故在試驗中添加了PVA,利用其能形成透明、強韌、耐撕裂的膜的特性,協同醚化六羥樹脂對棉織物進行硬挺整理。

固定樹脂M-6用量200 g/L,催化劑用量15 g/L,整理液p H值5,焙烘溫度170℃,焙烘時間2 min,改變PVA用量,測定整理織物的性能,見表2。

表2 PVA用量對整理織物性能的影響

由表2可知,隨PVA用量的增多,整理織物的彎曲長度不斷增大,甲醛含量、撕破強力、白度降低。這是因為隨著PVA用量的增加,與樹脂之間發生的交聯提高,在織物上形成的膜更厚實。綜合撕破強力和彎曲長度這兩個性能來看,選擇PVA用量為20 g/L。

2.3 催化劑用量的影響

固定樹脂M-6用量200 g/L,PVA用量20 g/L,整理液p H值5,焙烘溫度170℃,焙烘時間2 min,改變催化劑氯化鎂的用量,測定整理織物的性能,見表3。

表3 催化劑用量對整理織物性能的影響

由表3可知,隨著催化劑用量的增加,織物的彎曲長度、撕破強力先增大后降低,甲醛釋放量呈下降趨勢,白度影響不明顯。這是因為催化劑能促進樹脂與棉纖維、PVA的交聯,一開始時隨著樹脂與棉交聯程度的提高,棉織物的彎曲長度逐漸增大,當催化劑的用量達到15 g/L時,交聯達到飽和,繼續增加催化劑的用量,彎曲長度反而減小,這可能是因為催化劑用量過多,導致大量的樹脂與PVA發生交聯,反而降低了與棉織物的交聯程度。綜合考慮,選擇催化劑用量為15 g/L。

2.4 p H的影響

試驗過程中用檸檬酸調節整理液p H值,其他條件不變,改變整理液的p H值,測試整理織物的性能,

見表4。

表4 p H值對整理織物性能的影響

由表4可知,隨著p H值的升高,織物的彎曲長度呈下降趨勢,甲醛含量、撕破強力、白度逐漸增加。這是因為隨著p H值的增加,樹脂與棉織物、PVA之間的交聯程度會下降,綜合考慮,選擇p H值為5。

2.5 焙烘溫度的影響

焙烘溫度會直接影響樹脂與織物的交聯程度。溫度過低,樹脂和織物的交聯不夠完全,溫度過高,織物損傷大,泛黃嚴重。固定樹脂M-6用量200 g/L,PVA用量20 g/L,整理液p H值5,焙烘時間2 min,改變焙烘溫度,測試整理織物的性能,見表5。

表5 焙烘溫度對整理織物性能的影響

由表5可知,隨著焙烘溫度的升高,彎曲長度先增加后降低,甲醛含量、撕破強力、白度越來越低。這是因為隨著焙烘溫度的增加,樹脂與棉織物、PVA之間的交聯程度會增加,但焙烘溫度過高,會導致棉纖維降解。綜合考慮各種性能指標,選擇焙烘溫度為170℃。

2.6 焙烘時間的影響

其他條件不變,改變焙烘時間,測試整理織物的性能,見表6。

表6 焙烘時間對整理織物性能的影響

由表6可知,隨著焙烘時間的延長,織物的彎曲長度逐漸增加,甲醛含量、撕破強力、白度呈下降趨勢。這是因為隨著焙烘溫度的增加,樹脂與棉織物、PVA之間的交聯程度會增加,但焙烘時間過長,會導致棉纖維降解。綜合考慮各種性能指標,選擇焙烘時間為2.5 min。

2.7 正交試驗

在單因素試驗的基礎上,固定整理液p H值5,焙烘時間2.5 min,選擇M-6樹脂用量、PVA用量、催化劑用量和焙烘溫度這4個因素進行正交試驗,以彎曲長度、甲醛含量和撕破強力為考核指標,正交試驗的方案見表7,測試結果見表8,正交試驗的結果分析見表9～表11。

表7 正交試驗方案

表8 正交試驗測試結果

表9 彎曲長度指標

從表9可以看出,在棉織物的硬挺整理中,各種因素對整理后棉織物抗彎性能的影響從大到小的排序是：PVA用量＞M-6樹脂用量＞催化劑用量＞焙烘溫度,最佳工藝為A1B3C3D2,即M-6樹脂用量為180 g/L,PVA用量為25 g/L,催化劑用量為20 g/L,焙烘溫度為170℃。

表10 織物上甲醛含量指標

從表10可以看出,在棉織物的硬挺整理中,各因素對整理后織物上游離和水解甲醛含量的影響從大到小的排序為：PVA用量＞M-6樹脂用量＞焙烘溫度＞催化劑用量。最佳工藝為A3B3C2D2,即M-6樹脂用量為220 g/L,PVA的用量為25 g/L,催化劑的用量為15 g/L,焙烘溫度為170℃。

表11 撕破強力指標

從表11可以看出,在棉織物的硬挺整理中,各因素對整理后棉織物的撕破強力的影響從大到小排序為：催化劑用量＞焙烘溫度＞PVA用量＞M-6樹脂用量,最佳工藝為A1B2C2D1,即M-6樹脂用量為180 g/L,PVA用量為20 g/L,催化劑用量為15 g/L,焙烘溫度為160℃。

從上述抗彎長度、游離和水解甲醛的含量、撕破強力這3個因素的分析中得到最佳工藝依次為A1B3C3D2、A3B3C2D2、A1B2C2D1,綜 合 考 慮 選 擇A1B3C2D2為最佳工藝,即 M-6樹脂用量180 g/L,PVA用量25 g/L,催化劑用量15 g/L,焙烘溫度為170℃。在此工藝條件下對棉織物進行整理,測得整理后織物的彎曲長度為11.48 c m,織物上游離和水解甲醛含量為138.1 mg/kg,撕破強力為5.98 N,白度84.1%。

3 結語

以醚化六羥樹脂M-6與PVA復配作為硬挺整理劑,最佳整理工藝為：M-6樹脂用量180 g/L,PVA用量25 g/L,催化劑用量15 g/L,整理液p H值5,預烘溫度100℃,預烘時間3 min,焙烘溫度170℃,焙烘時間2.5 min。整理后棉織物的彎曲長度提高了6.44 c m,游離和水解甲醛含量為138.1 mg/kg,撕破強力下降率為23.0%,白度無明顯變化。