竹浆黏胶纤维是采用化学方法将竹材制成竹浆粕,将浆粕溶解制成竹浆黏胶溶液,然后通过湿法纺丝制得。竹浆黏胶纤维结晶度较低、大分子排列较稀疏,回潮率高,属于与普通黏胶纤维相似的再生纤维素纤维。因其特殊的纤维素分子结构,纤维横截面异形布满椭圆形空隙,其吸湿性、透气性等远远超过棉纤维。竹浆黏胶纤维具有可纺性好、纤维吸湿导湿透气性好、手感柔软、织物悬垂性好、染色性能优良、光泽柔亮等特点。开发的竹浆黏胶纤维纺织面料具有质地轻、清凉爽快,并有抗紫外线、防霉等保健功能。
针对竹浆黏胶纤维湿强力低、模量小,在湿态时易变形、保形性差等弱点,前处理采用卷缸处理降低生产过程中的张力,染色时用冷轧堆染色工艺。冷轧堆染色工艺使织物布面色泽匀、透、饱满,染色重现性和稳定性好。冷轧堆染色采用室温固色,无需加入大量的盐,并且渗透性好,固色率高,废液排量少,节能降耗。冷轧堆染色时,使用固色碱代替烧碱/水玻璃混合碱剂,解决了水玻璃影响织物手感的问题,使织物的手感更加柔软。在后整过程中,使用亲水性柔软剂赋予织物优异手感的同时,使织物吸湿导湿透气性好,穿着更加舒适。
1 小试实验
1.1 材料及仪器
材料:竹浆黏胶纤维(146 cm,9.72 tex×14.5 tex,680根/10 cm×470根/10 cm);活性橙SNE,活性黑SNE,活性兰SNE,活性大红SNE,活性黄SNE,固色碱。
仪器:Rapid 小轧车,Datacolor SF600 电脑测色仪,电磁炉,SDL/ALATS耐水洗色牢测试仪。
1.2 测试
耐水洗牢度:按AATCC 61—2A《纺织品 家庭和商业水洗色牢度:快速法》测试。
耐摩擦色牢度:按AATCC 8《纺织品 耐摩擦色牢度》测试。
断裂强力:按ASTMD 5034《织物断裂强力和伸长率试验方法(抓样法)》测试。
毛效:取试样(15 cm×2 cm)垂直浸入水中0.5 cm,测定10 min内水沿试样上升的平均高度(cm)。
白度:采用电脑测色仪,在织物不同位置测4次,取平均值。
1.3 工艺流程
制备染料、碱剂→碱剂染料混合→轧料(一浸一轧,轧余率65%)→缠布、堆置→水洗→皂洗→烘干。
1.4 冷轧堆染色工艺优化
1.4.1 染料的选择
冷轧堆染色要求活性染料溶解度高,直接性小,且拼色时染料的直接性基本一致,否则会影响冷轧堆染色的稳定性。活性染料的直接性是否一致,可通过染料的比移值Rf进行判断。Rf的测试方法:将染料在室温下配成一定质量浓度的溶液,取100 mL 于烧杯中,将中速滤纸的一端垂直浸入染液1 cm,30 min后取出,并于阴凉处晾干,测量水高h1与染料上升的高度h2。计算式如下:Rf=h2/h1。部分活性染料的比移值Rf见表1。可知,活性橙SNE、活性兰SNE、活性黑SNE、活性大红SNE 的Rf值较接近,随着用量的变化,Rf值变化平稳,适合做冷堆染色。
1.4.2 碱剂用量对竹浆黏胶纤维染色效果的影响
通常,冷轧堆染色把烧碱/水玻璃混合作为固色用碱剂,水玻璃的加入会对竹浆黏胶纤维爽滑的手感产生负面影响。因此,选择新的碱剂代替水玻璃十分重要。选用固色碱代替烧碱/水玻璃混合碱剂,该固色碱为无色透明液体,化料时可直接加入,不产生结膜现象,使用方便。该固色碱不仅具有较强的碱性,而且具有良好的pH缓冲能力。
黑色配方:活性黑SNE 20 g/L,活性橙SNE 1.0 g/L,活性大红SNE 1.5 g/L,螯合分散剂2 g/L。轧余率65%,一浸一轧,室温堆置12 h,在550~590 nm 测得织物表面深度平均K/S 值的数据见表2。由表2可知,固色碱用量达到40 g/L 时,再增加固色碱的用量K/S值变化不大。固色碱的用量控制在40~50 g/L。
1.4.3 堆置时间对织物染色的影响
黑色配方:活性黑SNE 20 g/L,活性橙SNE 1.0 g/L,活性大红SNE 1.5 g/L,螯合分散剂 2 g/L,固色碱40 g/L。轧余率65%,一浸一轧,分别室温堆置6、12、18、24 h,在550~590 nm测织物表面深度平均K/S值,结果见表3。由表3可知,堆置时间达到12 h 后,再延长堆置时间,K/S 值变化不大。考虑生产效率因素,染色堆置时间控制在12 h。
2 大车生产
2.1 工艺流程
翻缝→烧毛→退浆、氧漂→冷轧堆染色→柔软整理(松式烘干机)→拉幅→预缩。
2.2 生产工艺
2.2.1 烧毛工艺
车速120 m/min,火焰温度1 000 ℃,火口一正一反。竹浆黏胶纤维织物表面毛羽多而密,烧毛不净影响布面光洁,冷轧堆染色对此有更严格的要求。因此,烧毛工艺十分关键,烧毛质量必须达到3~4级。
2.2.2 卷缸退浆、氧漂工艺
退浆配方:精炼酶5 g/L,渗透剂TA-1 1 g/L,温度 70~75 ℃,10 道;热水洗90~95 ℃,6 道。氧漂配方:精炼剂DKB-321 8.0 g/L,纯碱5.0 g/L,双氧水5.0 g/L,稳定剂P 8.0 g/L,渗透剂TA-1 1.0 g/L,温度90~95 ℃,8道;热水洗100~95 ℃热水洗10道。
半成品指标为毛效8.0 cm,退浆级别8 级,断裂强力402/332 N(经/纬),白度68.5。
2.2.3 冷轧堆染色
染料配方:活性黑SNE 20 g/L,活性橙SNE 1.0 g/L,活性大红SNE 1.5 g/L,螯合分散剂2 g/L。碱配方:固色碱50 g/L。
工艺流程:制备染料、碱剂→比例泵碱剂染料混合(1∶4 混合)→轧料(一浸一轧,轧余率65%)→打卷→堆置→水洗→皂洗→水洗→烘干。
2.3 工艺要点
(1)染前半成品白度、毛效、pH必须一致,否则容易造成边中差、前后色差,染色过程中无法发现。(2)生产前必须校准比例泵工作效率,使碱液与染液的比例为1∶4,工作1 h 内误差不超过2%。(3)打卷装置应采用中心驱动打卷,且在打卷过程中保持恒张力,恒线速度,张力可按不同组织规格进行调整。(4)堆置时转速控制在8~10 r/min,堆置时保持环境温度20~40 ℃。(5)水洗时,皂洗前加一道酸洗,调节布面pH,防止碱性皂洗染料水解。
2.4 柔软整理
工艺配方:柔软剂HF-103 40 g/L,pH=5~6。后整理时,选用亲水性柔软剂进行整理。因为竹浆黏胶纤维织物具有良好的吸湿、导湿性能,柔软剂选择不当会给纤维吸湿性带来负面影响。
2.5 成品指标
成品指标
3 结论
(1)竹浆黏胶纤维冷轧堆染色,布面色泽饱满,色牢度优良,强力损失小,能够降低能耗,节约成本。
(2)用固色碱代替烧碱/水玻璃混合物作碱剂,改善了竹浆黏胶纤维织物手感,活性料在碱浴的稳定性提高。
(3)加入亲水性柔软剂,不仅赋予竹浆黏胶纤维织物优异的手感,而且使竹浆黏胶纤维织物吸湿的性能得以充分体现。