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聚乳酸/棉混纺织物前处理工艺探讨

来源:印染在线 发布时间:2011年07月27日

前言
  聚乳酸纤维,简称PLA纤维,是一种可完全生物降解的脂肪族聚酯纤维(化学结构见图1),废弃后在自然环境中一定条件的作用下,可分解为二氧化碳和水,是一种环保型纤维。

PLA纤维具有与涤纶相似的性能和真丝般的光泽,其回潮率和吸湿性都优于涤纶,因此PLA织物的舒适性较好(见表1)。它虽然不是阻燃纤维,但具有低可燃和低发烟量的性能。它的弹性回复性、卷曲保持性、手感和悬垂性很好。所以PLA纤维可制成长丝、短纤、复丝和非织造布材料,广泛用作医疗卫生产品,内衣、运动衣,家具装饰布,人造草坪和土工布等。

聚乳酸纤维与棉纤维混纺做内衣,有助于水分的转移,不仅接触皮肤时有干爽感,还可赋予优良的形态稳定性和抗皱性;不会刺激皮肤,对人体而言安全舒适,并且对人体健康有益,非常适合制作内衣面料。
  由于PLA纤维属于聚酯纤维,不耐碱,当PLA纤维与纤维素纤维混纺时,在前处理时不宜采用浓碱浸轧,酶退浆应用于聚乳酸织物前处理较为合适,可以避免碱性条件下聚乳酸纤维的水解,我们采用退煮漂一浴一步法对聚乳酸/棉混纺织物进行前处理,并探讨了各种因素对混纺织物前处理后效果的影响。

1实验材料、工艺原理与测试方法
  1.1实验材料、仪器和设备
  材料:聚乳酸/棉(30/70)混纺织物(坯布),山东齐赛纺织有限责任公司生产。
  染料:DystarTurqu翠兰;CN-2G翠兰。
  实验药品:退浆酶A-2,冰醋酸(化学纯),醋酸钠(分析纯),硅酸钠(分析纯),双氧水(30%),匀染剂平平加-O,渗透剂Β,高效分散剂JS-N,高温匀染剂2011,非离子表面活性剂524,元明粉(分析纯)。
  实验仪器:HH-S型双列四孔电热恒温水浴锅,RY-1261型高温染样机,FA2104N电子天平,PH-3C酸度计,LFY-207自动织物硬挺度试验仪,x•rite8400测色配色仪。
  1.2纤维性能及工艺流程
  1

.2.1纤维性能
  聚乳酸纤维/棉和涤纶/棉混纺面料的对比测试结果(见表2)。

1.2.2工艺流程
  配制前处理所需要的浸渍液→升温至所需温度→加入织物→在浸渍液中处理一定时间→取出织物→温水洗(10~15分钟)→冷水洗(10~15分钟)→自然条件下晾干至恒重→织物性能测试。
  1.3性能测试方法
  1.3.1减量率
  减量率计算方法:未进行处理时织物的重量与浸渍处理后织物的重量(在室温下平衡24小时)之差,占未进行处理时织物重量的百分数,衡量织物去除浆料和部分天然杂质的效果。
  1.3.2白度值
  用x•rite8400测色配色仪,采用标准的D65光源照明色样,使用CIE1986年推荐的标准白度公式,将试样折叠成四折,在前后面不同位置各测量4次,然后取8次测量平均值的方法,测定浸渍处理后织物(在室温下平衡24小时)的白度值。

1.3.3弯曲长度
  衡量织物的挺括性、悬垂性、柔软性,弯曲长度越短,织物越柔软。将试样裁成长20厘米、宽2.5厘米的长条,试样被作为均布载荷悬臂梁平置于LFY-207自动织物硬挺度试验仪的工作平台上,通过驱动机构使其沿长度方向作匀速运动,测量滑出长度。试样测量均为径向。
  1.3.4染色后织物的K/S值
  用x•rite8400测色配色仪,采用标准的D65光源照明色样,将试样折叠成四折,在前后面不同位置各测量4次,然后取8次测量平均值的方法,测量染色后织物的K/S值。
  2结果与讨论
  2.1退浆酶A-2用量对织物处理效果的影响
  退煮漂一浴一步法前处理工艺条件:浴比1:30,温度80℃,时间30min,硅酸钠5g/L,平平加-O0.5g/L,渗透剂Β2g/L,30%双氧水用量8ml/L,pH值为8,酶用量分别设定为2g/L、3g/L、4g/L

、5g/L、6g/L,经处理后织物的性能见表3。

从表3种数据可以看出,随着酶用量的增加,减量率逐渐增加;弯曲长度变短;酶用量对白度值没有多大影响。这是因为随着整理液中酶用量的增加,溶液中酶浓度增加,酶与果胶及蜡质反应速度加快,除杂效果好,因此减量率增加。酶用量初步确定为5g/L。
  将处理后织物进行染色,分散染料和活性染料的用量(owf)均为1.5%。染色后织物的K/S值见表4。

从表4中数据可以看出,随着酶用量的增加,染色织物的K/S值是逐渐增加的,说明织物表面果胶及蜡质等杂质去除量增加,更有利于染料上染织物,织物上色率逐渐提高。
  2.2双氧水用量对织物纤维性能处理效果的影响
  退煮漂一浴一步法前处理工艺条件:浴比1:30,温度80℃,时间30min,硅酸钠5g/L,平平加-O0.5g/L,渗透剂Β2g/L,酶用量5g/L,pH值为8,30%双氧水用量分别设定为5ml/L、6ml/L、7ml/L、8ml/L,经处理后的织物性能见表5

聚乳酸/棉混纺织物漂白主要是为了去除棉纤维中的天然色素,赋予织物必要和稳定的白度。
  从表5中的数据可以看出,随着双氧水用量的增加,减量率逐渐增加,但增加不明显;织物白度值逐渐增大;弯曲长度变短,柔软性能比较好。这是因为随着双氧水用量的增加,其分解成游基的分解率加大,所以白度值增加[5];虽加入稳定剂硅酸钠,但织物仍不可避免存在有极少量的重金属离子,对纤维素有损伤,所以减量率增加,弯曲长度变短。双氧水用量初步确定为8ml/L。
  将处理后织物进行染色,分散染料和活性染料的用量(owf)均为1.5%。染色后织物的K/S值见表6。

从表6中数据可以看出,随着双氧水用量的增加,染色后织物的K/S值逐渐减小,这说明随着双氧水用量的增加,提高了织物的白度,所以染色后织物的表观色深降低。
  2.3温度对织物处理效果的影响
  生物酶退浆,由于随着温度

的升高,酶反应速度加快,一般温度升高10℃,反应速度增加1~2倍,随着温度升高,酶蛋白会逐渐变性失活,所以酶反应具有一适宜温度。

退煮漂一浴一步法前处理工艺条件:浴比1:30,时间30min,硅酸钠5g/L,平平加-O0.5g/L,渗透剂B2g/L,酶用量5g/L,30%双氧水用量8ml/L,pH值为8,温度分别设定为75℃、80℃、85℃,经处理后的织物性能见表7。

从表7中数据可以看出,温度在80℃时,减量率最大;白度值随着温度的升高逐渐增大,但从80℃~85℃白度值增大不明显;弯曲长度随着温度的升高变短,柔软性能变好。这是因为随着温度的升高,酶的活化分子数增加,反应速度加快,但是当温度升高到80℃左右时,酶蛋白逐渐变性失活,而且随着温度的升高,加速了聚乳酸纤维的分解,弯曲长度变短,织物的机械性能降低。温度初步确定为80℃。
  将处理后织物进行染色,分散染料和活性染料的用量(owf)均为1.5%。染色后织物的K/S值见表8。

从表8中数据可以看出,随着温度的升高,染色后织物的K/S值逐渐增大,但从80℃~85℃,K/S值增加不明显,但由于温度对聚乳酸纤维的机械性能影响较大,温度越高,聚乳酸纤维越易分解,所以我们选择处理温度为80℃。

2.4处理时间对织物处理效果的影响
  在生产过程中,随着酶浓度的不断增加,反应速度也不断增加,所需反应时间减少,当酶浓度一定时,所需处理时间有一适合值。
  退煮漂一浴一步法前处理工艺条件:浴比1:30,硅酸钠5g/L,平平加-O0.5g/L,渗透剂B2g/L,酶用量5g/L,30%双氧水用量8ml/L,温度为80℃,pH值为8,处理时间分别设定为20min、30min、35min、40min,经处理后的织物性能见表9。

从表9中数据可以看出,随着处理时间的增加,减量率逐渐减小;白度值逐渐增大;弯曲长度逐渐减小,但变化不是很明显。这是因为随着处理时间

的增加,酶的活性降低,减量率降低;双氧水处理时间增加,白度值增大;聚乳酸纤维受温度影响增大,加速了聚乳酸纤维的分解,织物强力降低,柔软性能增大,弯曲长度变短。处理时间初步确定为35min。
  将处理后织物进行染色,分散染料和活性染料的用量(owf)均为1.5%。染色后织物的K/S值见表10。

从表10中数据可以看出,随着处理时间的增加,染色后织物的K/S值逐渐增大,说明双氧水处理时间增加,织物白度增强,染色后织物的表观色深则降低。

2.5pH值对织物处理效果的影响
  处理液的pH值会影响酶蛋白的构象和酶分子及底物分子的解析状态,从而影响酶的活性。在某一pH值下这种酶的反应速度达到最大值,这一pH值通常称为该酶作用的最适pH值。酶的品种不同,其最适pH值不同。处理液pH值也会影响双氧水的漂白效果。
  退煮漂一浴一步法前处理工艺条件:浴比1:30,时间35min,硅酸钠5g/L,平平加-O0.5g/L,渗透剂B2g/L,酶用量5g/L,30%双氧水用量8ml/L,温度为80℃,处理液pH值分别为5.5、6.5、7.5以及8.5,经处理后的织物性能见表11。

从表11中数据可以看出,随着处理液pH值的增大,减量率先逐渐增加又逐渐减小,pH值为7.5时减量率最大;白度值逐渐增大;弯曲长度先增大后减小。这是因为酶退浆时具有一最适pH值,处理液的pH值高于或低于其最适pH值时,酶的活性都会降低,远离最适pH值时甚至导致酶的变性失活,所以减量率在pH值为7.5左右时最大;随着pH值的增大,双氧水漂白速率也增大,所以白度值逐渐增加。pH值初步确定为7.5。将处理后织物进行染色,分散染料和活性染料的用量(owf)均为1.5%。染色后织物的K/S值见表12。

从表12中可以看出,随着pH值的增大,染色后织物的K/S值逐渐增大,在pH值7.5~8.5,K/S值变化不明显,说明随着处理液pH值的增大,酶的

活性先增大后减小,在pH值为7.5左右时,活性最好,除杂效果最好;双氧水的漂白速率随pH值的增大逐渐变快,漂白效果变好,织物白度值增大,染色后织物的表观色深则降低。

3结论
  (1)采用酶退浆,方法简单,速度快,退浆率较高,对棉纤维无损伤,适合连续生产;由于聚乳酸纤维热稳定性差、不耐碱等特点,因此聚乳酸纤维与棉混纺时,在前处理时不宜采用浓碱处理,只能采用低温低碱处理,这对棉纤维来说不能满足染前处理的要求,因此要靠加入氧化剂来弥补不足,由于聚酯/棉织物不宜用次氯酸钠等漂白剂漂白,所以我们选用双氧水漂白。
  (2)采用退煮漂一浴一步法对聚乳酸/棉混纺织物进行染前处理,影响酶退浆的因素有酶液的浓度、漂白剂的种类、处理液的温度、处理时间、处理液的pH值等。
  (3)经过大量的实验,我们初步确定了退煮漂一浴一步法染前处理工艺条件:浴比1:30,温度80℃,时间35min,硅酸钠5g/L,平平加-O0.5g/L,渗透剂B2g/L,30%双氧水8ml/L,pH值为7.5,酶用量为5g/L。


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