适用于全棉薄织物的高强力保留率免烫整理
陈贵珠1 李颖君2 张 庆2 1.东华大学；2.上海纺织科学研究院
原载: 上海印染新技术交流研讨会论文集（2009年度）；317-320
稿件来源：sh9-317
【摘要】全棉薄织物的基础强力绝对值低，单独使用免烫树脂对其进行抗皱整理会大大降低织物的强力，严重影响服用性能。本文探讨了聚氨酯和免烫树脂复配用于抗皱整理，使得整理后的织物具有高强力保留率和理想的免烫效果。
1 前言
传统工艺中主要采用2D或其改性树脂作为抗皱整理剂进行免烫整理。由于纤维素大分子链的酸性降解和大分子之间的交联，使得整理后织物的强力下降比较严重。纯棉薄织物的基础强力绝对值较低，免烫整理后织物强力下降会更严重。因此，既保证达到免烫效果又不降低织物强力保留率是目前急需解决的问题[1-3]。
聚氨酯（PU）是分子结构中含有-NHCOO-单元的高分子化合物，具有良好的成膜性和弹性,在免烫整理中取代一部分树脂,可以明显提高织物的回弹性和织物强度。
本文将聚氨酯和免烫树脂复配用于免烫整理，探讨了如何使整理后的织物具有高强力保留率和理想的免烫效果，并研究了相关的工艺条件和影响因素[4-6]。
2 实验部分
2.1 试验材料
织物:半漂的平纹棉织物40/40
133/72。
药品:免烫树脂LT
(上海市纺织科学研究院)水溶性聚氨酯交联剂pu95(上海市纺织科学研究院)水溶性聚氨酯交联剂pu2F(上海市纺织科学研究院)
仪器:KLFH—K型轧车，电子天平，YG541B型织物折皱弹性测试仪，电子织物强力机。
2.2 测试方法
纺织品织物折痕回复性的测定 回复角法 GB/T3819-1997；
纺织品织物拉伸性能 第一部分：断裂强力和断裂伸长率的测定
条样法 GB/T3923.1-1997；
纺织品织物拉伸性能 第一部分：冲击摆锤法GB/T3917.1-1997；
纺织品的调湿与实验用大气 GB/6529—86；
2.3 试验方法
浸轧( 轧余率75%-85%)→烘干(100℃×1.5min)→焙烘→水洗→烘干。
3 结果与讨论
3.1 整理剂对棉织物各项性能的影响
3.1.1 免烫树脂的用量对棉织物性能的影响
在其他条件不变的情况下，改变免烫树脂的用量，考察在不同的用量下对织物的白度、折皱回复性能、断裂强力以及撕破强力的影响。
表1 整理剂LT的用量对实验结果的影响
|
LT 浓度/(g/L) |
白度 |
缓弹折皱回复角° |
断裂强力保留率/（%） |
撕破强力保留率/（%） |
||
|
经向 |
纬向 |
经向 |
纬向 |
|||
|
0 |
76.75 |
104 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
60 |
73.91 |
127.6 |
82.96 |
95.38 |
94.23 |
98.69 |
|
80 |
73.13 |
148.1 |
75.77 |
90.24 |
88.31 |
96.86 |
|
100 |
73.96 |
171.2 |
64.34 |
81.12 |
86.32 |
95.45 |
|
120 |
74.78 |
198 |
57.74 |
71.61 |
81.10 |
87.03 |
|
150 |
73.30 |
209.8 |
57.91 |
53.96 |
79.60 |
78.66 |
从表1可以看出，织物的折皱回复角随着整理剂用量的增加而增大，但随着整理剂用量的增加，整理后织物的撕破强力和断裂强力都有所下降，因此对于全棉薄织物，要达到免烫效果，又要最大限度的提高织物强力保留率，单独使用免烫树脂是很难做到的。
3.1.2 聚氨酯的用量对织物性能的影响
在其他条件不变的情况下。分别改变pu95和pu2F的用量，考察不同用量下对织物的白度、折皱回复性能、断裂强力以及撕破强力的影响。
表2 pu95的用量对实验结果的影响
|
Pu95浓度/(g/L) |
白度 |
缓弹折皱回复角° |
断裂强力保留率/（%） |
撕破强力保留率/（%） |
||
|
经向 |
纬向 |
经向 |
纬向 |
|||
|
0 |
73.96 |
171.2 |
64.34 |
81.12 |
86.32 |
95.45 |
|
5 |
72.70 |
176.2 |
64.54 |
73.91 |
81.59 |
88.21 |
|
10 |
74.94 |
185.8 |
66.82 |
71.51 |
80.85 |
83.44 |
|
15 |
74.53 |
185.6 |
67.03 |
70.15 |
87.56 |
87.89 |
|
20 |
73.50 |
186.4 |
68.68 |
75.14 |
83.33 |
86.94 |
从表2中可以看出，随着pu95用量的增加，整理后织物的折皱回复性增大。当pu95的用量超过10g/L时，织物的折皱回复角变化不大。随着整理剂用量的加大，经向断裂强力保留率增大，纬向断裂强力保留率和撕破强力保留率却有所下降。
表3 pu2F的用量对实验结果的影响
|
Pu2F浓度/( g/L) |
白度 |
缓弹折皱回复角° |
断裂强力保留率/（%） |
撕破强力保留率/（%） |
||
|
经向 |
纬向 |
经向 |
纬向 |
|||
|
0 |
73.96 |
171.2 |
64.34 |
81.12 |
86.32 |
95.45 |
|
15 |
75.49 |
176.3 |
64.38 |
81.76 |
86.32 |
95.22 |
|
30 |
75.43 |
188.3 |
64.33 |
81.80 |
88.81 |
95.65 |
|
45 |
75.57 |
188 |
65.15 |
82.07 |
91.29 |
96.22 |
|
60 |
75.80 |
191 |
65.70 |
82.72 |
89.55 |
97.13 |
从表3中可以看出，随着pu2F用量的增加，整理后织物的折皱回复性增大。当pu2F的用量超过30g/L时，织物的折皱回复角变化不大。随着整理剂用量的加大，断裂强力保留率和撕破强力保留率都有所增加。
水溶性聚氨酯带有可反应的基团，在高温焙烘的条件下，异氰酸酯脱去保护基恢复活性，形成的R- NHCOO-可以与棉纤维上的羟基（OH-）反应，也可与聚氨酯分子上的其他活性基团反应，在织物上交联成网状大分子，从而提高织物的回弹，并且具有较好的耐洗性。
因此，在整理液中加入水溶性聚氨酯与免烫树脂复配，在保证薄织物强力的前提下，可以提高织物的抗皱性。
3.2 聚氨酯与免烫整理剂的协同作用研究
根据上述研究结果，设计了正交试验对聚氨酯与免烫整理剂的协同作用进行进一步研究。表4是正交试验设计因素和水平。
表4 正交试验设计因素和水平
|
水平 |
A:LT浓度/(g/L) |
B:Pu95浓度/(g/L) |
C:Pu2F浓度/(g/L) |
D:焙烘温度/℃ |
E:焙烘时间/min |
|
1 |
60 |
2.5 |
10 |
130 |
0.5 |
|
2 |
80 |
5 |
20 |
140 |
1 |
|
3 |
100 |
7.5 |
30 |
150 |
2 |
|
4 |
120 |
10 |
40 |
160 |
3 |
3.2.1 测试结果
参照相关的织物测试国家标准，测试结果见表5
表5 实验测试结果
|
实验序号 |
Ⅰ：缓弹折皱回复角/（°） |
断裂强力保留率/(%) |
撕破强力保留率/(%) |
||
|
Ⅱ：经向 |
Ⅲ：纬向 |
Ⅳ：经向 |
Ⅴ：纬向 |
||
|
原布 |
104 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
1 |
128 |
83.85 |
95.94 |
98.71 |
89.58 |
|
2 |
168 |
76.68 |
74.83 |
87.91 |
79.17 |
|
3 |
162.6 |
76.84 |
86.28 |
88.12 |
82.18 |
|
4 |
188.6 |
69.87 |
64.02 |
79.26 |
77.6 |
|
5 |
168.8 |
70.61 |
70.28 |
80.13 |
74.48 |
|
6 |
187.2 |
64.25 |
62.41 |
79.05 |
72.66 |
|
7 |
180 |
77.47 |
73.67 |
91.58 |
84.64 |
|
8 |
176.6 |
79.11 |
78.8 |
92.23 |
88.02 |
|
9 |
199.6 |
62.31 |
60.37 |
76.03 |
71.35 |
|
10 |
184.6 |
71.55 |
73.53 |
87.04 |
80.99 |
|
11 |
215.2 |
55.61 |
37.46 |
66.09 |
59.9 |
|
12 |
202.6 |
61.53 |
63.11 |
74.3 |
72.27 |
|
13 |
217.2 |
54.94 |
46.47 |
70.2 |
61.98 |
|
14 |
234 |
57.71 |
47 |
61.78 |
65.1 |
|
15 |
234.9 |
60.84 |
57.89 |
73.22 |
68.49 |
|
16 |
209 |
56.68 |
47.75 |
66.09 |
64.32 |
比较表5中的15#实验结果和原布的机械性能，可以看出全棉薄织物的折皱回复角从104°可以提高到2
3 4 . 9 °，断裂强力的损失控制在45%以内而撕破强力的损失控制在35%以内。由此可见，将聚氨酯和免烫树脂复配用于抗皱整理，整理后织物具有高强力保留率和理想的抗皱效果。
3.2.2 实验结果分析
分别考虑交联剂浓度等5个因素对综合强力保留率和折皱回复角的综合影响，结果如图1所示。
|
|
|
|
A:交联剂用量对实验结果的影响 |
B:pu95用量对实验结果的影响 |
|
图1 5个因素对实验结果的影响(A、B) 注：■经向撕破 ▲纬向撕破 ×经向断裂 ●纬向断裂 ◆折皱回复角 |
|
|
|
|
|
C：pu2F用量对实验结果的影响 |
D：焙烘温度对实验结果的影响 |
|
图1 5个因素对实验结果的影响（C、D） 注：■经向撕破 ▲纬向撕破 ×经向断裂 ●纬向断裂 ◆折皱回复角 |
|
|
|
|
E：焙烘时间对实验结果的影响 |
|
图1 5个因素对实验结果的影响（E） 注：■经向撕破 ▲纬向撕破 ×经向断裂 ●纬向断裂 ◆折皱回复角 |
从图1可以看出，交联剂的用量是影响织物折皱性能的最重要因素，而pu2F对折皱性能的影响比较小；从B图中可以看出pu95在提高折皱回复角的前提下对强力的影响不大；从C图中可以看出pu2F对改善撕破强力有帮助。结合A、B、C图可以看出，织物的折皱性能主要是由交联剂决定。
从E图中可以看出，焙烘时间对织物性能的影响比较大，焙烘时间的长短决定了交联是否充分。从C、D图中可以看出，焙烘温度和pu2F用量对强力的影响程度是相当的，说明在配方中加入聚氨酯树脂可以有效的改善免烫织物的强力。
3.2.3 最优工艺参数选择
运用极差分析法对表5进行分析，用式（1）计算各个因素的极差。
由上式计算得到的结果见表6
表6 各因素的极差值
|
极差 |
A:LT浓度/(g/L) |
B:Pu95浓度/(g/L) |
C:Pu2F浓度/(g/L) |
D:焙烘温度/℃ |
E:焙烘时间/min |
|
RⅠ |
61.98 |
19.78 |
8.73 |
21.33 |
20.63 |
|
RⅡ |
19.27 |
1.13 |
3.90 |
5.82 |
10.39 |
|
RⅢ |
30.49 |
4.85 |
7.22 |
10.54 |
21.85 |
|
RⅣ |
20.68 |
3.30 |
4.54 |
4.70 |
15.99 |
|
RⅤ |
17.16 |
1.75 |
5.05 |
5.63 |
12.50 |
比较表6的极差，可以得到如下结果。
表7 因素对测试结果影响程度
|
测试项目 |
各因素影响强弱顺序 |
|
缓弹折皱回复角 |
LT浓度＞焙烘温度＞焙烘时间＞pu95＞pu2F |
|
经向断裂强力 |
LT浓度＞焙烘时间＞焙烘温度＞pu2F＞pu95 |
|
纬向断裂强力 |
LT浓度＞焙烘时间＞焙烘温度＞pu2F＞pu95 |
|
经向撕破强力 |
LT浓度＞焙烘时间＞pu2F＞焙烘温度＞pu95 |
|
纬向撕破强力 |
LT浓度＞焙烘时间＞pu2F＞焙烘温度＞pu95 |
结合表6、表7和图1所示的定性和定量关系，得出抗皱整理的最优工艺参数：LT浓度：80g/L，pu95浓度：7.5
g/L，pu2F浓度：20 g/L，焙烘温度：140℃，焙烘时间：2min。
在上述的最优工艺参数条件下， 对规格为40/40 133/72平纹棉织物进行免烫整理。经测试， 免烫织物的缓弹折皱回复角提高率为82.69%、经向断裂强力保留率为65.46%、纬向断裂强力保留率为79.22%、经向撕破强力保留率为104.98%、纬向撕破强力保留率为101.58%。
4 结论
(1)织物的折皱回复角主要是由免烫树脂的用量决定，整理液中加入聚氨酯可以明显改善织物的强力。
(2)全棉薄织物免烫整理的最优工艺条件是：LT浓度：80g/L、pu95浓度：7.5g/L、pu2F浓度：20 g/L、焙烘温度：140℃、焙烘时间：2min。
(3)整理后织物的缓弹折皱回复角提高率为82.69%，织物的撕破强力比原布好，而断裂强力损伤控制在35%。
参考文献：
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[2] 王文：《全棉薄织物抗皱免烫整理》，印染，2005，(14)：32-33.
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[4]丁颖、沈勇、王黎明、孙楠：《聚氨酯对棉织物免烫整理的影响》，印染，2005，（21）：1-3.
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