环保型免烫真丝绸开发研究qt20100524-10
赵之毅1，沈建琴1，李启光1,林鹤鸣2,沈耐妹3 1、杭州喜得宝集团公司 杭州 310004：2、浙江工程学院 杭州310033;
3、杭州丝织总厂 杭州310004
收稿日期：
作者简介：赵之毅，男，1955年生，工程师，杭州喜得宝集团公司总经理，董事长。
原载：丝绸2000/4；13-16，33
【摘要】从纤维的弹性模量、纤维线型、组织结构、织造工艺、与织物免烫性能关系的研究出发，选择了合理比例的涤纶、锦纶和丙纶等纤维作为芯丝，开发了一系列真丝产品，并采用环保免烫助剂进行化学整理，为研究免烫真丝绸开辟了新的途径。
【关键词】真丝绸 免烫 环保
【中图分类号】TS106：TS195，5+ 5 文献标识码：B 文章编号：1001-7003(2000)
1、 前言
为解决真丝绸缎免烫问题，改善其服用性能，丝绸科技人员己进行了几十年的努力，但都未圆满解决。以往的研究，仅仅是着眼于真丝绸化学整理，采用交联剂在纤维大分了之间引入产联，以提高真丝纤维的弹性恢复率和初始弹性模量。这种方法虽然能使真丝绸防缩抗皱性能有一定程度提高，但仍然不能获得理想的免烫性能，同时，采用的变联剂多数为非环保产品。如会释放甲醛等，有害于人们的身体健康，此外，有些一味追求防缩抗皱功能却多数为非环保产品，如会释放甲醛等，有害于人们的身体健康，此外，育些一味追求防缩抗皱功能却失去了真丝绸原有风格的整理工艺，也不能被人们所接受。
我们在吸取前人经验教训的基础上，从制丝、织造着手，开发了一种含有小比例合成纤维的复合丝，并以先进的织造工艺，创新的免烫整理技术，研究成功真丝绸面料，产品完全具有真丝绸的原有风格，外观和优点，而且面料自身即具有一定的抗皱性能，免烫整理采用环保型的可塑性聚合物作为整理剂，使其在纤维丝线表面形成手感柔软的弹性膜，并在纤维之间形成粘结点，从而提高了织物的抗皱免烫性能，通过一年多来的大量试验，免烫真丝绸服装开发已获得成功。
2、含适量合成纤维的真丝绸的研制
2.1 合成纤维的选择及其配比的确定
所选择的合成纤维应具有较好的抵抗变形能力和变形回复能力，即具有较高的初始弹性模量和回弹率。锦纶、腈纶和丙纶虽然都有较高的回弹率，但初始弹性模量较低。涤纶纤维的初始模量和回弹率都比较高，应该是比较合适的纤维，从我们的试验结果来看(见表1)，也确实是复合涤纶纤维的真丝绸比较好。
涤纶纤维在真丝绸中的比例越高，其干、湿弹性越好，但过高会失去真丝绸原有的风格，从试验情况来看，其比例必须低于30％，我们一般采用20％以下，这样既能保持真丝绸原有的风格，又有较好的抗皱性能。
表l 原料及比例对织物风格的影响
|
试样号 |
原料及比例 |
织物风格 |
综合评定 |
|
1 |
蚕丝70%以上，涤纶30%以下 |
手感柔软，真丝感强，干、湿弹性较好， |
聚酯纤维的弹性模量较高，干湿弹性好，具有开发前景 |
|
2 |
蚕丝80%左右，锦纶20%左右 |
手感柔软，易染色，但湿弹性较差。 |
尚须深入研究 |
|
3 |
蚕丝70，丙纶30% |
手感硬，悬垂性差，难染色。 |
不采纳 |
此外，氨纶纤维也是一种较好的选择，但是，氨纶价格昂贵，并且在服饰的使用范围上具有一定的局限住，为此我们没有选择氨纶纤维。
2.2 复台线型的设计及生产工艺
首先，在线型的设计上我们采用合并、并捻的股线来进行试制，线型效果很不理想。聚酶纤维表露明显，丝线粗糙，弹性差，制成织物后绸面露底严重，垂性、手感及后整理效果均不尽人意，合纤化趋势明显。
设计以聚酯纤维为芯线，桑蚕丝为包线的复台线型，其包线平行地包围在芯线外面，形成包线环绕芯线的螺旋状态，制成织物只有较好的身骨，与合并、并捻线型相比，抗皱性能明显提高，
桑蚕丝与聚酯纤维的收缩率有着明显的不同，特别是在成衣粘合衬工序的高温作用下，绸面收缩率达2%以上，严重影响了成衣的质量，因而，经多次探索测试后，我们在线型工艺上制定了二次定形的生产工艺，即在聚酯纤维包覆前进行
聚酯纤维做芯线的复合线型与氨纶色覆丝在生产工艺上是有很大区别的。聚酯纤维由于本身延伸及其弹性回复率的指标均低干氨纶丝，故在加工制丝过程中芯线强力的控制难度较大，在试制中发现，若张力控制不当，就会引起捻缩、扭结、缩纡、断芯等病疵。
2.3 复合丝的品种设计及其织造技术
本项目研究的宗旨不仅在其面科的性能上，而且还要在产晶的设计上推陈出新，更注重产品组织结构的设计和生产工艺技术的研究，以适合现代消费者穿着真丝服装新颖舒适、优雅洒脱的需要。
品种设计主要应考虑经纬密度、组织结构、原料、线型、产品风格等五大要素，而这五大要素又是互相制约、互相关联的，在实际设计中，某一要素的变化都会使织物产生根本的变化，如同一组织结构在不同经纬密度或原料组合中具有不同的产品风格（见表2）。
表2 “春乔纺”纬向试制对比
|
试样 号 |
纬线原料 组合 |
纬密（根/ |
织物品质 |
||
|
1 |
2 |
3 |
|||
|
1 |
144dtex 包缠复合丝 |
230 |
240 |
260 |
无论纬密变化，绸面露底明显，手感垂性很差 |
|
2 |
211dtex 包缠复合丝 |
200 |
230 |
240 |
绸面平挺，垂性、弹性较好，但手感显粗糙，纬密1号织物易纰裂 |
|
3 |
189dtex 包缠复合丝 |
200 |
230 |
240 |
织物手感糯滑，绸面细腻，垂性、弹性很好，纬密1号织物易纰裂 |
|
4 |
244dtex 包缠复合丝 |
200 |
230 |
240 |
涤纶裂片丝在后整理未达要求，织物合纤感强 |
|
5 |
189dtex 包缠复合丝 |
180 |
200 |
230 |
织物厚重，绉效果明显，但绸面发麻，手感粗糙 |
从表2 中可见，采用不同的原料纽合与密度，具有不同的内在品质和外观风格，为了获得理想的产品风格，我们常常采用这种方法加以判断、测试，目前我们利用色织，半色织、提花、小提花等工艺方法，采用多种原料的复合线型共设计开发出30多只风格迥异的品种，可供服装设计师挑选，其主要产品规格见表3。
表3
新产品：
2.3.2 主要产品工艺流程
经线：桑蚕丝→原料检验→浸渍→络口→整理→织造
纬线：桑蚕丝→原料检验→浸渍→络简→并丝→包缠复合→定形→倒筒→自然定形→卷纬→织造
3 练染工艺技术
开发的春乔纺系列面料经过多次不同工艺小样试验，按现有练白工艺，能达到需要的练白效果。
春乔纺系列面料含有小比例的涤纶纤维，若仍采用常规染色工艺，在制作服装时，存在两大问题：一是深色织物缝线处有露白，因以涤纶为芯丝，酸性染料，直接染料几乎不上染；二是绸面不平挺，热稳定性差，我们采用以下两种方法染色，可解决以上问题。
方法1、先将涤纶芯丝染成所需的颜色，织成织物后预定形，再采用真丝绸常规染色工艺染色，例如黑色。
工艺流程：涤纶芯丝染色→织造→预定形→染前预处理→条色→出水→固色→出水→烘干。
预定形：热定形能提高织物的尺寸热稳定性，定形温度越高，织物在指定温度下的收缩率越低。做衬衫时贴粘合衬170℃，故定形温度180℃。我们采用的定形工艺为180℃，车速20m/min。
前处理：常温水走l道，加入平平加，升温至沸走4道，60℃出水走1道。
染色：采用机缸染色，70℃加入平平加、渗透剂，染料配方为中性灰BL 14％，中性深黄GL 1％，红1OB O.32％。分两次加入，在第5道时升温至沸，第9道剪样，共走10道，40℃出水。
方法2 采用常压可染的改性涤纶丝做芯丝，织造后采用酸性染料和分散染料同浴染色，例如红色。
工艺流程：练白→预定形→染前处理→染色→出水→固色→出水→烘干。
预定形、染前处理周方法1。
染色：采用机缸染色，70℃加入平平加，渗透剂，染料配方为红1OB 1.2%，分散玉红PB 1％，分两次加入，在第5道升温后，第9道剪样，共走10道，40℃出水，采用以上工艺，色光、色牢度基本上能满足客户不同要求，色牢度佳。
4 环保免烫整理技术
4.1 整理剂的选择
无甲醛防皱整理剂目前主要有环氧化合物、多元羧酸、二醛化合物等几类，防皱机理都是通过在纤维分子之间形成交联来提高纤维的弹性恢复率和初始弹性模量，从而提高织物防皱性能，我们用这几类整理剂进行了试验，其结果见表4。从表中的试验结果来看，环氧化合物302整理剂和多元羧酸化合物BTCA，对提高织物干、湿折皱回复角都有较好的作用，而且泛黄比较轻，但是，302整理剂需碱剂催化，整理后必须水洗，以去除残留的碱剂，工艺复杂，BTCA整理剂及催化剂次亚磷酸钠价格较高，而且还没有一家企业在批量生产，多元羧酸化合物柠檬酸、二醛类化合物乙二醛，虽然能提高织物干、湿折皱回复角，但是泛黄较严重，尤其是乙二醛。
本项目通过大量试验，最终没有采用以上任何一种抗胁皱整理剂，而是采用了一种防皱机理不同于以上防皱整理的新方法。我们采用能形成高弹性们膜的聚合物XYZ-1、XYZ-2、XYZ-3作为防皱整理剂，它不需要用酸或碱作催化剂。这种聚合物能在纤维、丝线，表面形成高弹性膜以及在纤维之间形成粘结点，提高织物折皱恢复能力，从而使织物具有良好的免烫性，我们把这种整理称为“成膜免烫整理法”。
表4 不同整理剂的整理效果
|
整理剂 |
干弹性（T+W） |
湿弹性（T+W） |
黄度 （度） |
||
|
缓弹/° |
提高率/% |
缓弹/° |
提高率/% |
||
|
302 |
283 |
25.00 |
260 |
22.69 |
10.29 |
|
BTCA |
281 |
23.80 |
258 |
21.79 |
10.10 |
|
柠檬酸 |
271 |
19.64 |
255 |
20.28 |
12.12 |
|
乙二醛 |
290 |
27.80 |
263 |
24.06 |
38.5 |
|
未整理 |
227 |
- |
212 |
- |
8.88 |
注：1)整理剂用量均为60g/L；
2)302整理剂用碳酸钠作催化剂，PH=8；
3)BTCA、柠檬酸用次亚磷酸钠作催化剂；
4)乙二醛用碳酸钠作催化剂，pH=8；
5)焙烘温度160℃，3min：
6)黄度用ZBO型白度仪测定(以下同)；
7)干、湿弹性按GB/T3819-83标准的垂直法测试(以下同)；
8)织物为春乔绉(以下同)。
4.2 成膜免烫整理的工艺条件
4.2.1 正交试验
通过大量试验后，选用的整理剂是XYZ-1、XYZ-2、XYZ-3，由干整理剂的用量及其用量配比、焙烘温度对整理效果都有影响，因此我们采取正交试验法，把整理荆XYZ-1，XYZ-2，XYZ-3和焙烘温度作为4个要素，分别采用3个水平，正交试验及结果见表5，表6是极差分析，下面通过正交试验的结果来分析、讨论各因素对整理效果的影响。
表5 正交试验及结果
|
试验 号 |
浓度（g/L） |
焙烘温度/℃ |
缓弹性（T+W）/° |
黄变 /度 |
硬挺度 /cm |
|||
|
XYZ-1 |
XYZ-2 |
XYZ-3 |
干 |
湿 |
||||
|
1 |
30 |
40 |
5 |
120 |
275 |
261 |
10.47 |
1.22 |
|
2 |
30 |
60 |
10 |
140 |
265 |
268 |
10.82 |
1.17 |
|
3 |
30 |
80 |
15 |
160 |
275 |
256 |
10.74 |
1.17 |
|
4 |
40 |
40 |
10 |
160 |
263 |
258 |
10.00 |
1.17 |
|
5 |
40 |
60 |
15 |
140 |
271 |
255 |
9.66 |
1.07 |
|
6 |
40 |
80 |
5 |
120 |
284 |
241 |
9.48 |
1.07 |
|
7 |
50 |
40 |
15 |
140 |
287 |
276 |
10.35 |
1.22 |
|
8 |
50 |
60 |
5 |
160 |
278 |
264 |
10.62 |
1.12 |
|
9 |
50 |
80 |
10 |
120 |
266 |
279 |
10.61 |
1.17 |
|
未整理样 |
- |
- |
- |
221 |
208 |
8.88 |
1.27 |
|
表6 极差分析
|
因素 |
XYZ-1 |
XYZ-2 |
XYZ-3 |
焙烘温度 |
|
|
湿弹性 |
∑水平Ⅰ |
785 |
795 |
806 |
795 |
|
∑水平Ⅱ |
794 |
787 |
805 |
825 |
|
|
∑水平Ⅲ |
819 |
816 |
787 |
778 |
|
|
极差 |
34 |
29 |
19 |
47 |
|
|
干弹性 |
∑水平Ⅰ |
815 |
825 |
837 |
812 |
|
∑水平Ⅱ |
818 |
814 |
794 |
836 |
|
|
∑水平Ⅲ |
831 |
825 |
833 |
816 |
|
|
极差 |
16 |
11 |
20.57 |
24 |
|
|
黄度 |
∑水平Ⅰ |
32.03 |
30.82 |
30.57 |
30.74 |
|
∑水平Ⅱ |
29.14 |
31.10 |
31.45 |
30.65 |
|
|
∑水平Ⅲ |
31.58 |
30.83 |
30.25 |
31.36 |
|
|
极差 |
2.89 |
0.28 |
0.86 |
0.71 |
|
|
硬挺度 |
∑水平Ⅰ |
3.56 |
3.64 |
3.41 |
3.46 |
|
∑水平Ⅱ |
3.31 |
3.36 |
3.51 |
3.46 |
|
|
∑水平Ⅲ |
3.51 |
3.41 |
3.46 |
3.46 |
|
|
极差 |
0.25 |
0.25 |
0.10 |
0 |
|
(1)对湿弹性的影响，从极差分析来看，XYZ-l、XYZ-2、焙烘温度对湿弹性影响较大，其中焙烘温度的影响最大，焙烘温度太高或太低对湿弹性均不利，以适中的温度为宜。其原因可能是温度过高会引起整理剂的热分解：温度过低，整理剂分子之间不能很好交联成膜，所以湿弹性较差，XYZ-3的影响不大，其用量增大，湿弹性反而稍有下降。从表5可以看出，整理后织物的湿弹性有较大幅度的提高，其中最大的提高率达35.10％，由此可见，我们选用的整理剂是一类比较理想的环保免烫整理剂。
(2)对于弹性的影响，从表5来看，整理后织物的干弹性也有较大的提高，其中最大的提高率达29.72％，从极差分析米看，XYZ-3和焙烘温度对干弹性的影响比较大，XYZ-3的用量大或小，干弹性都比较好，中等用置的干弹性比较差，其中的原因有待研究，从我们试验的情况来看，XYZ-3对防纰有作用，所以使用少量XYZ-3还是有利的，焙烘温度的影响与对湿弹性的影响相似，以适中的温度比较好，XYZ-l、XYZ-2对干弹性的彰响不大，但以用量高比较好。
(3)对黄度的影响，从表5、隶6看，整理织物黄度值比未整理样有所提高，但不大，说明虽然有所泛簧，但程度较轻，还是可以接受的，在我们采用的焙烘温度范围内（120-160'C），对泛黄影响很小，但若再提高温度，肯定对泛黄有较大的影响。XYZ-2和XYZ-3对泛黄影响也比较小，XYZ-1对泛黄的影响较大，所以对其乃是要适当控制。
(4)对硬挺度的影响，从表5、表6可知，整理织物硬挺度值明显下降，下降最大的比原样低0.20cm，说明整理的织物的手感变柔软。XYZ-I和XYZ-2对硬挺度影响较大，用量大，硬挺度值减小，即手感比较柔软。焙烘温度和XYZ-3，在以上试验范围内对硬艇度几乎没有影响。
4.2.2 工艺条件及其大样试验结果
通过正交试验结果分析，确定以下整理工艺条件：
XYZ-1 40g／L
XYZ-2
80g/L
XYZ-3 5g/L
焙烘温度 150℃
焙烘时间 2min
用该工艺条件进行大样试验，织物的各项测试指标见表7。
表7 各项测试指标
|
织物 |
弹性/°T+W |
硬挺度 /cm |
悬垂性 /% |
黄度 /度 |
游离 甲醛 mg/kg |
耐洗/10次 |
洗可穿/级 |
色变度 /级 |
||||
|
干急 |
干缓 |
湿缓 |
干弹 |
湿弹 |
洗 1次 |
洗 10次 |
||||||
|
整理 |
261 |
315 |
294 |
1.07 |
29.50 |
10.37 |
12.2 |
310 |
280 |
4 |
3-4 |
＞4 |
|
未整理 |
195 |
230 |
215 |
1.27 |
32.15 |
8.88 |
3.3 |
- |
- |
- |
- |
- |
大样试验的结果表明，干、湿折皱回复角都大幅度提高：‘洗可穿’4-5缀，达到了“免烫”要求；洗后10次的弹性和“洗可穿”有良好的耐久性，硬挺度和悬垂性测试数据显示，手感明显改善；黄度值稍有增大，但泛黄不明显：色变度也在4级以上，基本不变色：游离甲醛含量，整理后仅仅提高了8mg/kg，可认为是无甲醛整理。
4.2.3 工艺流程
采用两种工艺流程：
(1)浸轧工作液(轧液率80％)→预烘（90℃）→焙烘(150℃、2min)。
(2)浸轧工作液(轧液率80％) →预烘（90℃） →焙烘(150℃、2min)→在水中充分浸润→脱水→工业转笼烘燥机烘干→吹冷风。
前面所述的试验均采用工艺流程(1)进行，用工艺流程（2）整理的织物手感更好，但是工艺繁复，生产效率低，生产成本有所增大，若从质量考虑，宜采用工艺流程（2）。
5 结论
(1)选择涤纶、锦纶、丙纶等纤维作芯丝，以小于20％的含量开发的真丝绸系列面料，弹性好，风格独特，并能保持真丝绸原有风格。
(2)选用的免烫助剂性能良好，整理工艺可应用于大生产，且符合环保要求。
（3）根据本课题提供的方法和工艺生产的免烫真丝绸免烫级数达3.5缓(AATCC标准)。