涤纶及其混纺织物的亲水整理研究

常州化工研究所  吴庆源

上海新光内衣染织厂  张建成

上海工程技术大学纺织分院  孙家琦

 

提要

为提高涤纶及其与棉纺纺织物穿着舒适性能,采用碱或酸处理方法,使织物的外观具有轻盈、悬垂、透气、柔软的丝绸风格,再辅以亲水整理,使其具有柔软而吸湿、抗静电、易去污、抗沾尘等功能,从而提高了涤纶产品的穿着舒适性能。

 

一、亲水整理的目的和意义

    涤纶纤维是一种优良的服用纤维,它和纤维素纤维混纺后织成面料,具有抗皱、免烫、易洗、快干等特点。早已成为国内外广泛采用的服装面料,但是涤纶是一种疏水性纤维(见表1),因而吸湿性非常小,在服用过程中存在着下列缺点。

     表1  各种纤维的吸温性[1]

 

湿度 45%

RH 95%

羊毛

13.6-16

22

人造丝

12.1

27

9-11

25

纤维素纤维

7-8

24-27

醋酯纤维

6-7

14

聚酰胺纤维

4-4.5

8-8.5

聚酯纤维

0.4

0.5-0.7

  1、疏水性差:人体穿着过程中散发出来的温度及湿度不能散发,贴身穿着时和皮肤有粘连感,穿着闷热,不舒适。

  2、对油脂有亲和力:特别是领口、袖口、脚口极易吸油沾尘,留下永久性痕渍。

  3、吸湿、导湿性差:易造成静电积累,因此极易沾尘吸灰。

  4、洗涤过程中易再沾污,很易变灰泛旧。

  5、手感硬糙,悬垂性差,有蜡状感。

    随着人们生活的改善,消费水平的变更,对于衬衣面料不仅要保持抗皱、免烫、易洗、快干的特性,还要有艳丽而轻盈的外观,以及穿着舒适等性能。基于这些原因,国内外染整工作者正着手研究亲水(吸汗)整理,从而消除涤纶的缺点,保留其优良的特性。

二、亲水整理的技术途径

    欲使合纤产品达到良好的亲水性,主要应对坯布组织规格进行合理选择、染整加工过程中前处理及后整理助剂等应用工艺技术安排等等几个方面进行考虑。

  1、坯布纽织规格的设计

    亲水整理的织物一般作为衬衣,裙料等夏令季节面料,属于轻薄型织物。它直接与人体接触,因此手感要求柔软。织物表面与人体的接触点要小而密,外观要求轻盈、悬垂、艳丽、柔软,应选用细支高密的织物。从原料来讲,涤纶长丝比短纤维优良,而异型有光长丝比消光的园截面长丝艳丽。从组织规格而言,细纺组织胜于府绸。提花织物外观优于平纹织物。设计的织物要尽量接近于丝绸产品,使外观具有独特的风格。

  2、采用特殊前处理工艺改善外观风格

    用碱化或酸化处埋,使织物表面结构发生变化,纤维束及织物交织点处空隙增大,吸湿透气得到改蔷,织物外观具有轻盈、悬垂的丝绸风格。

   (1)纯涤织物的前处理

    纯涤织物用碱减量工艺可使涤纶纤维结晶度高的表皮进行水解,外层部位纤维被挖蚀,纤维变细,纤维束疏松,交织点活络,从而赋于织物有柔钦、悬垂的风格,透气、吸湿

性得到改善[2]。

    选用织物,45×45×133×72   100%涤纶府绸

    工艺流程:坯布烧毛退浆碱处理(汽蒸法) 水洗漂白烘干定形丝光染色亲水整理。

    工艺条件:

    NaOH浓度(克/升)   35,50,65,80,95

    温度()             95-100

    时间(分)             60分

    轧液率(%)            85%

    纯涤织物吸湿性差,碱处理时轧液率应控制在85-90%,才能使碱液渗透,织物随着碱浓提高,减量率逐渐提高,透气量逐渐增大,手感逐渐改善(见表2)。减量率控制在15-20%之间即能达到轻盈、悬垂的手感。

    (2)涤棉及纬长丝提花织物的前处理

涤棉纬长丝提花织物由于光泽晶莹、手感软滑、花型精巧,已成为夏令衬衣料之一,

2  纯涤织物减量后物理性能测试

NaOH 浓度g/L

减量率(%)

强力(纬)

公斤

透气量(升/米2/秒)

弹性(度)

0

0

49.1

410.2

217.8

234

35

9.14

36.3

419.4

237.3

259

50

12.88

34.11

424.4

264.1

287

65

15.01

33.25

427.0

269.2

289

80

17.24

32.84

430.6

273.1

294

95

21.07

29.90

437.1

296.4

311

但是它和纯涤织物一样,透气及吸湿性差。利用轧堆、汽蒸、烘焙等法对涤棉纬长丝进行酸处理,达到去棉存涤的作用,其手感也同样能达到轻盈,悬垂的风格。

    涤棉混纺织物中的涤纶纤维为对苯二甲酸乙二醇酯的共聚物,其大分子的各个链节均以酯键相连,在酸性溶液中,酯链比较稳定,能耐较强的酸,故酸减量后的织物强力损失较小。那些仍粘附在织物上的纤维素纤维分解粘稠物,只要通过强有力的水流冲洗和伴随着机械振荡,从织物上除去,最后得到轻盈、飘逸、悬垂、柔软、透气的仿丝产品[3]。

    选用织物:

    45×75D   100×92涤棉异型纬长丝(经65/35涤/棉,纬100%涤异型丝)

    45×68D   100×92涤棉纬长丝(经65/35涤/棉,纬100%涤异型丝)

45×45    100×92涤棉细纺(65/35 45×45×100×92涤/棉)

  工艺流程:可分别采用浸渍法和浸轧法

   a、间歇式工艺(染缸浸渍法)

坯布→分卷(每卷20匹)烧毛退浆水洗烘干定形染色酸处理(75%硫酸,室温) 冷水冲洗二道(喷淋) 流动水洗二道皂洗中和(皂粉300克,纯碱200克/130升),60二道→冷水二道→上轴。

    b、连续式工艺

    利用煮漂履带箱(改成胶木)进行连续酸减量处理,可适宜于大批量连续性生产。

  工艺流程。

    坯布烧毛退浆水洗烘干酸处理堆置箱外冷水冲淋水洗烘干定形染色。

    酸处理条件:

    硫酸浓度:52%,温度55-60

    堆置时间,30-45分

    测试结果见表3。

3  各类织物酸处理前后物理性能测试

产品规格

处理

强力(公斤)

引长(%)

缝纫(%)纬

重量(克/米2)

45×75D 100×

92异型纬长丝

未处理

57

47.7

13.4

31.6

27.3

104

酸处理

48.3

43.3

15.7

33.9

24.3

79

45×68D 100× 92纬长丝

未处理

54.2

55.3

15.7

30.6

30

85

酸处理

40.3

52.3

17.6

27.2

27.3

66

45×45 133×72涤/棉府绸

未处理

72.3

32.7

15.5

14.7

22.3

106

酸处理

55.3

22.7

11.3

15.8

11.3

68

45×45 l00×92涤/棉细纺

未处理

60.1

55.8

17.6

19.1

25.5

102

酸处理

48.2

40.1

14.3

17.7

20.1

67

 

产品规格

处理

弹性(T+W)

缩水(%)

透气(升/米2/秒)

45×75D100×92

异型纬长丝

未处理

262.8

282.6

1

0.8

655

酸处理

303

314.6

0.3

0.5

1180

45×68D 100× 92纬长丝

未处理

197

228

0.8

0.9

524

酸处理

252.8

279.4

0.3

0.2

1073

45×45 133×72涤/棉府绸

未处理

189.4

220.4

1.0

0.9

448

酸处理

279.2

293.2

0.3

0.1

871

45×45 l00×92

/棉细纺

未处理

191.1

222.4

1.1

0.7

407

酸处理

268.4

284.2

0.8

0.3

912

3、进行亲水整理,改善穿着舒适性

    经过上述碱化或酸化处理的织物,外观已达到轻柔、悬垂的仿丝绸风格,但是穿着舒适性尚有待改善。故在后整理工艺中,选用当适的亲水整理剂,均匀而牢固地吸附在织物表面,便整理后产品达到吸湿、抗静电、防沾尘、防再沾污等目的。

三、亲水整理剂的应用

亲水整理剂一般选用含有亲水基团的高聚物,它由两个链段组成。一部份和聚酯纤维相似,在高温时和聚酯纤维产生共晶作用;另一部份为亲水链段,它含有[-CH2-CH2O-]结构,可在聚醋纤维上定向排列,改善抗静电效果,有利于油性污及水性污的去除[4]。目前国内选用较多的品种见表4所列。

4  亲水整理剂品种

商品名称

含固量

制造厂商

离子

应用工艺

主要用途

结构

Permalose TM

20%

英国ICI

浸渍、浸轧

抗静电、防沾尘

聚醚酯

Migafar FS

25%

Ciba/Geigy

浸轧

  

丙烯酸酯

Permastat P-l2

20%

大日本油墨

弱阳

浸轧

耐久性、抗静电、易去污

Zelcon 4780

16-17%

美国DuPont

浸轧

亲水、抗静电、易去污

聚醚酯

Zelcon 4951

25-27%

美国DuPont

浸轧

   

抗静电剂XFZ-Ol

 

无锡纺研所

浸轧

抗静电、防沽尘

抗静电剂 331

 

天津助剂厂

浸渍、浸轧

   

抗静电剂 CAS

15-17%

常州化工所

浸渍、浸轧

  

亲水憨理剂FZ

17-20%

常州化工所

浸渍、浸轧

亲水、抗静电、易去污

  1、亲水整理剂的筛选

    亲水整理剂应用方法有浸渍法及浸轧法两种,印染厂一般采用连续浸轧法,而针织、丝绸行业因设备条件限制多用浸渍法,故本文以两种工艺作如下比较。

    (1)浸轧法,分别选用Du Pont 4780,Permalose TM,Migafar FS,PermastatP-l2,常州化工所CAS FZ-06及FZ-15,用量折算为2%以作比较。

    选用45×45 133×72 100%纯涤府绸织物(减量率15.4%)。工艺,二浸二轧预烘180/30秒焙烘(测试结果见表5)。

5  各类亲水剂在浸轧工艺中比较

亲水整理剂

名称

静电压(伏)

半衰期(秒)

比电阻(Ω)

未洗

洗十次

未洗

洗十次

未洗

洗十次

2% 4780

50

3500

0.5

1.5

5.0×107

2.7×108

2% TM

130

3400

1.2

1.5

11×108

30×1010

2% P-12

280

4100

1.5

2.2

4.5×108

3.1×1011

2% P-12

0.08% CS-6(催)

350

3500

1.8

2.0

1.3×109

4.4×109

2% CAS

110

3800

1.0

1.4

1.0×108

2.9×109

2% FS-06

70

3400

0.6

1.3

1.2×108

2.3×109

2% FZ-15

140

3800

0.9

1.9

1.4×108

1.1×1010

2% FS

245

3900

1.6

2.5

4.1×109

2.1×1010

未整理

4200

4300

2.0

2.5

3.3×1013

1.8×1012

续表

亲水整理剂

名称

滴液吸收(秒)

抗尘

易去污

手感

未洗

洗十次   

未洗

未洗

洗十次

2% 4780

58

119

不吸

4

3-4

2% TM

69

207

不吸

3-4

3

较软

2% P-12

198

75

不吸

4

3

较硬

2% P-12

0.08% CS-6(催)

251

188

不吸

4

3-4

硬糙

2% CAS

101

194

不吸

3-4

2-3

2% FS-06

90

127.1

不吸

4

3-4

2% FZ-15

168

181

不吸

3-4

3

较软

2% FS

271

235

不吸

4

3

未整理

75000

75000

4

1

硬糙

    根据表5测试结果比较如下,

    静电压:优

      4780>FZO6>CAS>TM>FZl5>FS>Pl2>Pl2+CR-5>未整理样。

    半衰期:优

      4780>FZO6>FZl5>CAS>TM>Pl2>Pl2>CRL5>FS>未整理样。

    比电阻:优

      4780>CAS>FZO6>FZl5>TM>Pl2>Pl2+CR-5>FS>未整理样。

    滴液吸收时间:优

      4780>TM>FZO6>CAS>FZI5>Pl2>Pl2+CR-5>FS>未整理样。

    易去污性:优

      FZO6、4780、P12+CR-5、FS>P12>FZ15、TM>CAS>未整理样。

    手感:软

       FZO6=CAS=4780>TM=FZl5>Pl2>FS>Pl2+CR-5>未整理样。

    上述产品耐洗性都比较优良,但Permastat Pl2加入催化剂CR-5耐洗更为优良[5]。聚醚酯型的手感明显优于丙烯酸酯型的手感。

(2)浸渍法:可用在间歇式酸减量织物的后整理工艺中,也可在针织产品用喷射、溢流染色机中和分散染料同浴处理,工艺如下:织物染色还原清洗后,将亲水整理剂(用量为织物重4%,用HAC调节pH4-5,染液中再加入0.3-0.5克/升平平加)于40入缸处理,逐渐升温到75-80,处理30分钟,再水洗烘干180/30秒热处理

选用亲水剂品种Zelcon 4951,Permalose TM,CAS,FZ-06,测试结果如下(见表6)

6   各类亲水剂在浸渍工艺中的比较

整理剂名称

静电压(伏)

半衰期

比电阻(Q)

未洗

洗十次

未洗

洗十次

未洗

洗十次

Zelcon 4951

35

2700

0.5

1.5

1.1×108

4.0×109

Permdose TM

84

2500

1

1.8

3.3×108

1.1×109

CAS

90

3000

0.8

1

3.0×109

2.2×109

FZ-06

50

2500

0.6

1.3

2.0×108

1.2×109

未整理样

3800

3500

1.5

2.2

1.8×1013

2.7×1012

  

整理剂名称

滴液吸收(秒)

抗尘

易去污

手感

未洗

洗十次

未洗

未洗

洗十次

 

Zelcon 4951

23

47

不吸

4.5

4

Permdose TM

38

58

不吸

4

4

CAS

34

68

不吸

3-4

3-4

FZ-06

20

69

不吸

4-5

4

未整理样

73000

73000

2-3

2

较软

根据上表分析,Zelcon 4951及FZ-06在浸渍法中易去污效果及抗静电等都胜于TM及CAS。

  2、亲水整理的作用和效果

    (1)改善织物的透气性

    由于织物在亲水整理前先经碱或酸减量处理,使织物交织点空隙增大,纤维束疏松,因此透气量增大,穿着舒适性得到改善。

    (2)具有悬垂性及耐久性柔软性

    减量后的织物交织点活络,刚性减弱,纱支变细,悬垂性提高。而亲水整理剂中的亲水链段在涤纶纤维表面,形成一层极薄的表面膜,能使涤纶纤维吸收空气中的水份,使涤纶纤维柔顺化,从而获得了良好的柔软性[6]。

    (3)改善了抗静电性及易去污效果

     Zelcon 4951、4780及亲水整理剂FZ为对苯二甲酸乙二醇酯与亲水性的聚乙二醇嵌段共聚物,其亲水链段虽难与涤纶纤维共融,但它可以定向吸附于涤纶织物表面,形成二层极薄的表面膜,产生吸湿电导,使积聚在涤纶织物表面电荷很快泄漏,起到了抗静电作用[7],从而达到了防沾尘的目的。

在日常洗涤中很容易将沾在织物上的油性污及水性污去除,由于织物赋予了亲水性能,洗涤下来的油污不再会粘结到织物上,可以使经亲水整理后的织物泛黄泛旧现象明显改善。

    (4)有优良的耐洗性能

    亲水整理剂中的对苯二甲酸乙二醇酯的基本链节和涤纶纤维相同,在高温下它和涤纶纤维产生共晶作用,因此只要在后定形时就能达到固着。亲水整理前的碱减量处理,使涤纶纤维表面挖蚀,有利于亲水整理剂在减量纤维的凹坑处沉积,从而提高了整理织物的增重率和固着率,使产品获得了优良的耐洗性能。

    经过亲水整理的涤纶织物能达到吸湿、透气、抗静电,防沾尘、易去污、柔软等多种功能(见表7)。

    表7  亲水整理前后涤纶织物性能比较

比较项目

未处理

处理后

外观

厚实、挺括

轻盈、悬垂

吸尘性(滴液法)

(不吸水)

(很快润湿)

吸尘性(摩擦法)

不吸

去油污性

差、不易去除,严重的会留下永久性污渍

优、低温下即除

抗再沾污

差、白色织物洗后变灰

优、可保持漂白及杂色织物的白度及鲜艳度

抗静电性

手感

硬糙、蜡状感

柔润

穿着舒适性

闷热、不透气

舒适

三、结   

    亲水整理是一项把前处理及后整理相结合的综合性工艺技术,前者改变了织物的外观风貌,使其具有耐久的柔软、滑糯、轻盈、飘逸的仿丝绸风格,同时还改善了涤纶织物的透气性;后者主要改善其穿着舒适性,使其像天然纤维那样较易吸附汗水和加快导湿速率,从而达到吸湿、抗尘、抗静电、易去污等功能。它是一项具有多功能性的整理技术。随着纺织品由实用型间美化舒适型发展,这项整理技术在国内外逐渐在印染、丝绸、针织产品上加速开拓,其产品也逐渐为广大消费者所接受,此项整理技术不必增添设备及增加工序,而生产经营过程中的竞争能力、应变能力、增利能力都有不同程度的提高,开发出的产品也是当前纺织工业增收的一项重要技术措施,它对繁荣市场,扭转销售局面,起了一定的经济效益。

    目前亲水性整理剂已发展到第三代,称为涤纶仿真丝整理剂Fs。它含有高级聚氧乙烯醚,对分散染料有亲和力,可降低染料的上染速率,有良好的匀染性。整理剂FS中还含有环氧乙烷基的聚硅氧烷柔软剂,具有良好的回弹性、抗机械强力和粘结性,使产品手感较为柔软。因此整理剂FS能和分散染料配伍,可以同浴应用,在仿真丝绸产品上达到匀染、柔软、吸湿、抗静电、防沾尘、易去污等多种功能。

 

参考文献

[1]《加工技术》(日),(1987)6,350

[2]《纤维》,(日),(1981)33,29

[3]《印染》,(1984)2,27

[4]《印染助剂》,(1984)1,3

[5]《纤维树脂加工》,大日本油墨公司资料

[6]《精细化工》,(1987)4,34

[7]"合成纤维抗静电整理",英美专利文献资料汇编