苎麻织物抗皱整理的工艺研究yd9209
李永兰 常州纺织服装职业技术学院，江苏常州 213164
收稿日期：2007-03-02
作者简介：李永兰(1978-)，男，甘肃兰州市人，助理讲师，主要从事染整助剂及后整理应用研究
原载：染整技术2007/9；26-28、43
【摘要】水性聚氨酯树脂用于苎麻织物免烫整理，并分析PU的用量、催化剂用量、焙烘时间等工艺参数，对织物免烫整理效果的影响，探索出一套无甲醛免烫整理方案。
【关键词】苎麻织物;PU;免烫整理
【中图分类号】TS195·55 文献标识码：B 文章编号：1005-9350（2007）09-0026-03
苎麻纤维是人们夏季所喜爱的天然的高档纺织面料，在我国，苎麻纤维的种植和开发利用已有数千年的历史。苎麻纤维具有弹性高、透气、凉爽、舒适、吸散湿快、防霉耐蛀等优良特性，是一种优良的纺织材料，素有"保健纤维之王"[1]之称。但由于纤维素含量(61.02%)比棉低(棉为94%)，苎麻纤维的取向度(80%左右)和结晶度(90%)较高，杨氏模量大，刚性大，加之纤维较粗，且截面积又大，因此织物摸起来手感较粗糙，穿着过程中易起皱，因此影响织物外观和穿着的舒适性[2]。所以多年来，较差的免烫整理效果严重影响了苎麻纤维的大面积利用[3]，更是影响了经济效益的创造。
为了消除上述不利因素，使苎麻纤维能够被广泛采用，多年来有不少染整科技工作者致力于提高苎麻加工深度的研究，特别是符合世界潮流的无甲醛抗皱整理技术[4]，以期提高它的防皱性能，达到服用的要求。
1 防皱原理
目前使用的防皱整理剂大致可以分为有醛整理剂和无醛整理剂[5]。甲醛是危害人体健康的污染物之一，所以，近年来人们多是致力于研究无甲醛类防皱整理剂，以降低或完全消除甲醛产生的根源，来达到服用安全性要求。目前学界主要存在两种有关树脂整理的作用机理的说法[6]。
(1)树脂沉积论是说在催化剂的催化作用下，经焙烘产生进一步缩聚，在纤维内部形成网状结构的树脂沉积在纤维的无定形区域内，再通过物理机械作用，改变纤维在外力作用下的变形，从而提高织物的防皱性。
(2)共价交联论是指树脂在一定条件下，除产生缩聚外也可能与纤维素大分子的羟基发生反应，从而达到提高织物的防皱性，也可能是由于纤维素大分子或基本结构单元之间产生共价交联的缘故，从而减少氢键拆散导致不能立即恢复的形变，并使纤维从形变中回复力提高，达到抗皱的目的。
2 树脂整理工艺试验
2·1 实验材料
试验采用经退浆，练漂过的纯苎麻布。
2·2 实验仪器及试剂
实验仪器采用YG541A织物折皱弹性仪、ZBD白度仪、YGO65N型电子织物强力实验仪、YG033型织物撕破仪、NM-450型气压电动轧车等;实验试剂主要有自制的水性聚氨酯、阳离子ME-4型柔软剂、自制的粘合剂、催化剂 (MgCl2·6H2O)、尿素、NaHCO3分析纯)、有机碱和润湿剂等。
2·3 实验方法
(1)折皱回复性能在YG541A折皱回复弹性仪上按GB3819-97标准测试；
(2)白度性能在ZBD白度仪上按GB5885-86标准测试；
(3)拉断弹力在YGO65N型电子织物弹力实验仪上按GB-T3923·1-1997标准测试；
(4)透气性按GB-T5453-1997的标准测试，借助烧杯和电炉完成；
(5)撕破强力在YG033织物撕破仪上按GB-T3917·1-1997的标准测试。
2·4 实验整理工艺流程
二浸二轧工作液(轧余率为70%)→预烘(80℃、3min)→焙烘→整理测试。
3 实验结果与讨论
3·1 焙烘温度对折皱回复角的影响
在其它条件不变的情况下，改变焙烘温度，测得织物的折皱回复角如表1。
表1 温度对抗皱效果的影晌
|
温度℃ |
120 |
140 |
160 |
180 |
|
折皱回复角(°) |
114 |
116 |
127 |
125 |
从表1数据中可以看出焙烘温度对织物折皱回复角有较大影响。主要是由于整理液大部分存在于浸轧织物的纤维和纱线的毛细管中，经预烘后，织物表面水分蒸发，整理剂分子与纤维大分子的反应速率增大，交联反应加快，经多次实验发现焙烘时间长、温度高，则折皱回复性提高[1]。综合考虑各种因素选最佳工艺为(160℃、3-5min)。
3·2 整理剂用量的选择
在其它条件不变的情况下，只改变整理剂的用量，其整理效果列于表2。
表2 整理剂用且对抗皱效果的影晌
|
整理剂用量% |
1 |
1.6 |
2.3 |
2.9 |
3.8 |
4.5 |
|
折皱回复角(。) |
117 |
119 |
122 |
118 |
119 |
124 |
从表2中数据可看出整理剂的用量对整理效果有较大影响。对整理剂来说，用量适中难以把握，因用量太少，则会出现"供不应求"反应不足的现象，在纤维素分子链段和基本结构单元之间的共价交联数量不足，不能满足弹性回复的提高；同时若用量过多又是会出现"供过于求"，整理剂分子与纤维素大分子不能完全交联，会在焙烘时转移而积聚于织物表面形成表面树脂，可以说是一种 "整理泡沫"，不但降低防皱效果，且影响织物手感和强力，同时浪费资源，不符合可持续发展道路的要求。但由于苎麻织物的纤维素含量低，且麻与整理剂分子反应速度快，强力降低明显，因此，苎麻织物的树脂用量控制在2%-4%催化剂要适量。从表中可以看出，整理剂用量以2.9%为最佳。
3·3 柔软剂浓度的选择
其它条件不变，改变柔软剂的用量，其整理效果列于表3。
表3 柔软剂的用量对抗皱效果的影响
|
柔软剂用量% |
0.6 |
1 |
1.3 |
1.6 |
|
折皱回复角(°) |
100 |
114 |
104 |
115 |
从表3中数据可以看出，柔软剂用量太少在织物表面形成的弹性膜作用太弱，对提高织物的弹性效果有限;用量过多，其大分子在织物上沉积过多，不但降低效果而且对麻织物原有挺爽风格有损伤。由此可见，柔软剂的用量对整理织物的抗皱性能有重要影响。从柔软剂作用来看，它能降低纤维的摩擦系数。不但使纤维具有滑、挺、爽之感，而且织物在外力作用而弯曲时，由于摩擦系数的降低，纤维之间就容易按外力的方向发生相对位移，使纤维本身受力减少，纤维变形减少，外力去除后容易回复原状态，表现出织物弹性的提高。而同时柔软剂能降低纤维素的表面张力，使纤维较柔软整理之前易于弯曲，即刚度降低。且水性聚氨酯成膜性好，弹性高对折皱角的提高也有贡献，最后确定最佳工艺为：柔软剂用量为1%。
3·4 pH值对整理效果的影响
其它条件不变，改变pH值其整理效果列于表4。
表4 pH值对抗皱效果的影响
|
pH值 |
8-9 |
9-10 |
10-11 |
11-12 |
12以上 |
|
折皱回复角（°） |
115 |
120 |
102 |
113 |
122 |
从表4数据中可以看出，pH值对整理效果有明显影响，随pH值升高抗皱性升高，pH值在10-12时降低，12以上有升高，从表中可以看出选择pH值在9-10之间为佳。
3·5 催化剂用量对抗皱整理效果的影响
其它条件不变，改变催化剂的用量，其整理效果列于表5。
表5 催化剂用量对抗皱效果的影响
|
催化剂用量（g/L） |
15 |
20 |
25 |
30 |
|
折皱回复角(°) |
105 |
105 |
99 |
107 |
从表5数据中可以看出，MgCl2·6H2O催化剂用量为15-20g/L之间时，折皱角最佳，因为加入催化剂，提高化学反应速率，充分形成交联，整理剂分子与纤维素分子能在短时间内反应。从节约资源来看，也符合要求。因为大于20g/L时，折皱角无明显提高。
3·6粘合剂用量对抗皱效果的影响
其它条件不变，粘合剂用量对抗皱效果的影响列于表6。
表6 粘合剂用量对抗皱效果的影响
|
粘合剂用量% |
1 |
1.6 |
2.3 |
2.9 |
|
折皱回复角（°） |
106 |
110 |
114 |
109 |
从表6数据中可以看出，粘合剂的用量对抗皱效果也有影响，但用量要适中，过多时会有下降的可能，此外，从节约能源来看，我们选择最佳工艺量为：粘合剂用量为1.6%。 3·7 尿素用量对整理效果的影响
其它条件不变，改变尿素用量，其整理效果列于表7。
表7 尿素的用量对抗皱效果的影响
|
尿素用量(g/L) |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
折皱问复角(°) |
118 |
127 |
120 |
120 |
从表7中数据可以看出，随着尿素用量的增加折皱角有增大的趋势，继续提高尿素用量折皱回复角反而下降，这是因为尿素对纤维有溶胀作用，纤维溶胀时纤维大分子链段和基本结构单元之间间隙变大，以使整理剂分子与纤维素大分子容易完全反应，同时也可以消除应力集中现象，以此达到提高折皱角的目的。从表中看出取30g/L为佳。
3·8
与2D树脂混用对整理效果的影响
其它条件不变，改变2D树脂用量其整理效果列于表8。
表8 与2D树脂混用对抗皱效果的影响
|
2D树脂用量% |
0.3 |
0.6 |
1 |
1.3 |
|
折皱回复角（°） |
120 |
120 |
127 |
126 |
从表8数据中可以看出，少量2D树脂对折皱角有明显提高，但美中不足的是引入了甲醛，但就目前国内的情况来看，水性聚氨酯暂时还无法取代2D树脂，但是可以降低它的用量，从而降低织物上的甲醛含量以满足织物安全性的要求，最终综合各种因素取2D树脂为1%。
3·9 整理工艺的校正和优化
3·9·1 整理工艺的处方
|
PU树脂% |
2.6(A) |
2.9(B) |
3.2(C) |
|
PU粘合剂% |
1.6 |
1.6 |
1.6 |
|
柔软剂% |
1 |
1 |
1 |
|
MgCl2·6H2O(g/L) |
20 |
20 |
20 |
|
尿素(g/L) |
30 |
30 |
30 |
|
润湿剂JFC(g/L) |
3/4 |
3/4 |
3/4 |
|
pH值 |
9/10 |
9/10 |
9/10 |
3·9·2 实验结果
表9 综合实验结果
|
数值 |
白布 |
A |
B |
C |
|
折皱回复角(°) |
102 |
127 |
13.5 |
137 |
|
白度 |
78.5 |
77 |
74 |
75 |
|
撕破强力增加% |
0 |
25.6 |
33.3 |
35.9 |
|
拉断强力下降% |
0 |
8.2 |
27.3 |
26.7 |
|
透气性（g/min） |
2.9 |
2.8 |
2.8 |
2.7 |
3·9·3 最佳整理方案
|
PU树脂% |
2.9 |
|
PU粘合剂% |
1.6 |
|
柔软剂% |
1 |
|
MgCl2·6H2O(g/L) |
20 |
|
尿素(g/L) |
30 |
|
润湿剂JFC(g/L) |
3-4 |
|
pH值 |
9-10 |
|
焙烘温度(℃) |
160 |
|
焙烘时间(min) |
3-5 |
4
结论
(l)使用PU可以彻底解决传统抗皱防缩整理中游离甲醛含量较高的问题，整理后的织物在服用过程中，能满足国际纺织品市场安全性的要求。
(2)使用柔软剂，大大降低麻纤维之间的摩擦系数，提高纤维在织物中的"自由度"，使麻织物表面光洁，手感柔软滑爽，降低织物表面羽毛，消除麻织物的刺痒感以及手感粗糙的缺点。
(3)此工艺操作简便，生产效率高，能耗少，污染排放少，保护了生态环境。
通过此次工艺实验，我们已看到水性聚氨酯在整理中取得了较好的效果。我相信在不久的将来，它作为一种不易燃烧，无爆炸性，无毒害的"绿色整理剂"将大面积被应用于纺织品的功能性整理之中，在染整后整理加工中充当主角。因此它的使用有着良好的社会性效益、经济效益和工业应用前景。
5 参考文献
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[2]姚穆，纺织材料学[M]北京，中国纺织出版社，1996
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[4]陈益
李苗，苎麻织物的免烫整理[J]印染助剂，2000(1)；25-27
[5]王晓红，提高苎麻织物的服用性能[J]印染，2000(12)；19-21
[6]钟闻 张元明，苎麻织物的抗皱柔软整理[J]麻纺织技术，1997(8)；15-17