黏合劑ST309A在纖維素面料拋光工藝中的應用

方錢斌,姚春嬋,張翊翔,張勁峰,*,唐毅鋒,陳蒙蒙,孫依冉,曹 瑩,萬文佼

(1.紹興方魚科技有限公司,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,浙江 寧波 315211;4.紹興納迪紡織品有限公司,浙江 紹興 312030;5.紹興市柯橋區西紡紡織產業創新研究院,浙江 紹興 312030;6.四川省紡織科學研究院有限公司,四川 成都 610083)

隨著服裝消費者審美觀不斷提高,衣服面料的外觀質量和內在指標越來越嚴苛,特別是對顏色的均勻度、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產生起毛、發灰、起粒等現象,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提升面料的品質[1-2]。生物酵素拋光酶是一種專一和高效的助劑,具有節能減排和對環境友好的特點,大量地應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、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省染色時間,減少污水排放,試驗中采用中性除氧拋光酶TF-161LC。經過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,比起傳統的面料燒毛工藝更具環保性[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,在特殊催化劑和雙氧水的聯合作用下,使面料接近傳統氧漂的效果。由于酸堿值在前處理由堿性逐漸轉變成中性,可直接進行除氧、拋光和染色工序,省去中和、水洗等環節,達到節能減排效果[7]。但市場上經生物酵素拋光酶處理后的針織面料,毛羽很難清洗干凈,殘余毛羽在穿著過程中由于出汗極易粘到身上。消費者穿著后雖然經歷多次清洗,由于針織面料在洗滌過程中線圈容易滑移,紗線內部之前斷裂的毛羽在外力作用下掉毛依然嚴重,尤其是深色衣服掉毛更為明顯。為了避免這種現象,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,燒毛時會形成燒毛條。另外在穿著過程中隨著紗線的解捻,面料內部沒有燒到的毛羽會隨著摩擦力逐漸旋轉出來,時間一長同樣會很容易起毛。姚春嬋等提出了纖維素纖維成衣酵洗毛羽的去除,通過加入聚丙烯酸酯黏合劑ST308E,平鋪晾干后,經過130℃焙烘2 min,解決了拋光酶處理后成衣水洗掉毛的問題[8]。本試驗在面料上采用柔軟性黏合劑ST309A通過定型機的軋烘來處理面料水洗掉毛的問題。ST309A是一種新型柔軟性自交聯型黏合劑,采用端酰氧基羥乙基硅油和丙烯酸酯類單體的乳液聚合,通過硅油和聚丙烯酸酯之間的縮合反應等制備而成。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,又能對紗線內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自交聯成膜固著在織物表面和紗線內部,形成立體網狀薄膜增加纖維間的摩擦力,從而減少面料強力的損失。

1 試驗部分

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、親水陽離子季銨鹽硅油柔軟劑ST420、環保型無甲醛固色劑ST210、柔軟性黏合劑ST309A(四川益欣科技有限責任公司),氧漂穩定劑、精練酶、中性除氧拋光酶TF-161LC、去油劑TF-1152(傳化智聯股份有限公司),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(廣東三技機械有限公司),YLD-2000數顯電熱鼓風烘箱(佛山市南海區宏信機械設備有限公司),p H-25型數字式p H計(上海精密科學儀器有限公司),離心脫水機(江泰洗滌機械有限公司),YG026C電子織物強力儀(南通三思機電科技有限公司),標準光源燈箱(深圳市天友利標準光源有限公司),YG511D型織物起球/鉤絲儀、SW-24型耐洗色牢度試驗機(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(德國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℃,時間60 min,浴比1∶4。

中和:冰醋酸0.5 g/L,溫度50℃,時間10 min,浴比1∶4。

皂洗:TF-1152 0.6 g/L,溫度90℃,時間20 min,浴比1∶4。

酵素:溫度55℃,冰醋酸1 g/L,時間40 min,浴比1∶4。

固色:ST210 2%(o.w.f),溫度50℃,時間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、工藝流程簡單、節省時間、操作方便、降低能耗、污水排放少、COD值低等特點。除氧和拋光一體的拋光酶,可以在中性環境下拋光,也可以同浴拋光和染色后拋光,廣泛應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來食毛拋光處理[10]。根據田呈呈等在試驗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、運轉時間40 min,在染色完成后進行酵素拋光處理[11]。

1.3 測試方法

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量,通過公式(1)計算面料失重率。

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

1.3.2 頂破強力

按照GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強力的測定鋼球法》在恒溫恒濕室內放置4～5 h后,分別測試5次,計算出平均值并記錄。

1.3.3 硬挺度

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

1.3.4 耐干濕摩擦色牢度

按GB/T 3920—1997《紡織品 色牢度試驗耐摩擦色牢度》試驗進行操作,用灰色樣卡評定。

1.3.5 耐水洗色牢度

根據GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》方法測定耐皂洗色牢度。

1.3.6 拋光食毛效果

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

1.3.7 粘合交聯效果

將經ST309A處理過的面料,稱取一定重量后放入配制好化學助劑的密閉容器中,將面料充分清洗,把清洗液在濾紙上抽濾后對毛羽進行評級。1級為幾乎沒毛羽,粘合交聯效果好,5級為濾紙上毛羽多,粘合交聯效果差。

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試 第3部分:起球箱法》檢測。

2 結果與討論

2.1 中性除氧拋光酶食毛效果

按工藝流程經酵素拋光食毛處理后,沒加柔軟性黏合劑ST309A處理,按1.3.6測試方法測試得拋光食毛效果級數、頂破強力及織物失重率見表1。

表1 拋光食毛效果及織物失重率

由表1可知,針織面料經中性除氧拋光酶食毛后,拋光食毛效果好,達到5級水平,但織物失重達8.7%,而面料頂破強力從485 N下降到了442 N,強力下降達8.9%。由于傳統工藝拋光處理后面料的強力降幅大多在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對粘合交聯效果和手感的影響

面料經過烘干后,按工藝流程在定型時加入不同質量分數的柔軟性黏合劑ST309A后,按1.3.7測試方法測得的粘合交聯效果級數和硬挺度見表2。

由表2可知,針織面料經中性除氧拋光酶食毛后,拋光食毛效果達到5級水平,隨著柔軟性黏合劑ST309A不同比例的加入,粘合交聯效果試驗中水洗下來的毛羽逐漸減少,說明ST309A對紗線內部斷裂的毛羽起到粘合作用,消費者買回去水洗就不會出現掉毛的現象。按表2中數據當加入份量達到3%時,粘合交聯效果為1級,手感還是軟滑,可以達到要求。但超過3%后,粘合交聯效果提升不大,硬挺度大幅增加,手感已經向硬滑方向發展,所以選擇ST309A加入量3%為宜。

表2 粘合交聯效果及硬挺度

2.3 柔軟性黏合劑ST309A對頂破強力及織物失重率的影響

針織面料經過烘干后,按照工藝流程在定型時加入3%(o.w.f)的柔軟性黏合劑ST309A后測得的頂破強力及織物失重率見表3。

表3 頂破強力及織物失重率

由表3可知,針織面料經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%,這是因為黏合劑ST309A對紗線內部斷裂的毛羽起粘合作用,斷裂的毛羽通過黏合劑和交聯劑成立體網狀薄膜,由于表面毛羽的脫落,紗支變細,加入柔軟性黏合劑ST309A后,形成的網狀薄膜填補了這些空間,使面料在各個方向的延展都有所加強,彈性變大,從而減少面料重量的損失,強力增加。

2.4 柔軟性黏合劑ST309A對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%的面料進行色牢度及抗起毛起球性能的對比,見表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。各項色牢度和抗起毛起球性能都有所提升,這是因為ST309A中的黏合劑和交聯劑成立體網狀薄膜,固著毛羽的同時也把染料固著在薄膜內,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提升。

3 結 論

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

(2)柔軟性黏合劑ST309A能增加面料的頂破強力,使酵素食毛后織物的失重率下降,這是因為黏合劑ST309A對紗線內部斷裂的毛羽起粘合作用,斷裂的毛羽在130℃以上的溫度通過黏合劑和交聯劑發生自交聯在織物表面形成立體網狀薄膜固定下來,減少面料重量的損失,進而增加面料的頂破強力。

(3)通過試驗可知柔軟性黏合劑ST309A對各項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在定型時的高溫下形成立體網狀薄膜,把游離在纖維表面以離子鍵、偶極作用、范德華力、氫鍵結合的染料固著在薄膜內,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提升。