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文档简介
2023/2/11第七章蚕丝织物的前处理和整理引言蚕丝中杂质的组成及化学性质蚕丝织物的精练原理及影响精练的因素蚕丝织物的精练工艺蚕丝织物的精练设备蚕丝织物的漂白和增白蚕丝织物的增重蚕丝织物的砂洗蚕丝织物的盐缩蚕丝织物的防泛黄整理2023/2/12知识内容与教学要求
1、了解常用丝织物的规格表述方法
2、掌握蚕丝和柞蚕丝纤维的物理和化学性能
3、掌握蛋白酶制剂、丝织物精练剂基本作用2023/2/13教学要求:
1、能熟练检测蚕丝纤维和织物的规格和性能
2、能正确设计丝织物的脱胶与精练加工的工艺要求和工艺设备3、会熟练检测丝织物的规格和强力、脱胶率、白度、泛黄性等性能天然:天然蛋白质中属于纤型的一类。人造(再生):以非纤维状天然蛋白质(球型)为原料,采用适当的方法加工而成。
天然蛋白质纤维一.结构
1.大分子结构(1)化学组成
羊毛:蛋白质角朊;C、H、O、N、S元素组成。
丝:蛋白质丝素(70-80%),少量丝胶(20-30%);
C、H、O、N元素组成。柞蚕丝:丝素85%羊毛、蚕丝丝素蛋白氨基酸的种类及含量情况:羊毛:19种α-氨基酸,主要氨基酸情况见下表:氨基酸俗名氨基酸分类含量(%)谷氨酸二羧基氨基酸14.41胱氨酸含硫氨基酸12.02丝氨酸羟基氨基酸9.66蚕丝:18种α-氨基酸,主要氨基酸情况见下表:氨基酸俗名氨基酸分类含量(%)乙氨酸单氨基氨基酸42.8丙氨酸单氨基氨基酸32.4丝氨酸羟基氨基酸14.7酪氨酸芳香族氨基酸11.8(2)单基R侧基—羊毛:多、复杂,约25种氨基酸;
蚕丝:少、简单,约18种氨基酸。
(3)空间形态:
羊毛的稳定结构是α型,α型加外力变为β型,β型去外力变为α型;蚕丝的稳定结构是β型。
2.超分子结构分子间力——
羊毛:范德华力、盐式键、氢键、硫键力;蚕丝:范德华力、盐式键、氢键结晶、取向——
羊毛的结晶度、取向度低,而蚕丝的较大。
3.形态结构:
羊毛——鳞片层、皮质层、髓质层
1)鳞片层:
作用如下:
①保护纤维,使羊毛内层组织不受外界的生物、化学、机械等作用;
②由于鳞片具有方向性,形成差微摩擦效应。
鳞片形状:环状、瓦状、龟裂状
2)皮质层:羊毛纤维的主体,占90%左右。
皮质细胞:正皮质——结构疏松;
偏皮质(副皮质)——结构紧密;双边结构:细羊毛的正副皮质细胞(结构与性能不同)分布于纤维的两侧,并在长度方向上不断转换位置,正皮质一般在纤维卷曲处的外侧,而副皮质处于卷曲的内侧,使羊毛具有天然卷曲。3)髓质层
存在于粗羊毛中;羊毛越粗,中腔髓质层的比例越大,羊毛品质越低。蚕丝:丝素外包有丝胶;纵向平滑,截面为不规则三角形。2.性质
羊毛蚕丝强度小较大伸长较大(25~-35%)较小(15~25%)初始模量小较大弹性好较差吸湿性好(15%)较好(11%)耐热性较差耐微生物性耐霉不耐蛀化学性质耐酸不耐碱(蚕丝比羊毛稍差)比重(g/cm3)1.321.33~1.45特性缩绒性光泽、悬垂性、丝鸣
缩绒性——
羊毛在湿热及化学试剂作用下,经机械外力反复挤压,纤维集合体逐渐收缩紧密,并相互穿插,纠缠,交编毡化。利:缩绒使毛织物有独特的风格;弊:缩绒使毛织物的尺寸稳定性变差(洗涤后易收缩,变形)影响穿着的舒适性与美观(起毛起球)
2023/2/1172023/2/118
丝织物的规格一、原料的表示
丝织物一般采用二种不同规格丝线比较多,并且对丝(纱)线的加工也通常会采用不同工艺。因此在表示原料组合时一般会将原料的加工工艺表示出来,所以不能简单的将原料粗细表示出来就可以了。如某产品经线为(1/20/22D桑蚕丝8T/S×2)6T/Z熟、色表示:该经线工艺为分别将二根1/20/22D桑蚕丝每厘米向左加8捻后再进行合并,再将二根合并后的丝线向右每厘米加6捻,再将丝线进行脱胶、染色,然后再织造。因此丝织物的原料表示方法要求分别将原料的种类、规格、加工工艺等都详细的表示出来。2023/2/119二、密度的表示方法:
丝织物的密度单位为“根/厘米”三、重量的表示方法:
丝织物由于规格多而复杂,常用门幅也很多。如75厘米、90厘米、114厘米、140厘米等等。所以通常用平方米克重表示,在国际贸易中也用姆米表示。
平方米克重=织物重量÷面积姆米数与平方米克重的关系式为:姆米(m/m)=平方米克重(g/m2)÷4.3056
明亮的光泽平滑和柔软的手感较好的吸湿性和脱湿性轻盈的外观蚕丝的形态结构
1.特点2.种类:家蚕丝:桑蚕丝(真丝),在家饲养以桑叶为饲料的蚕吐出的丝,应用最广。野蚕丝:柞蚕丝、蓖麻蚕丝、木薯蚕丝等,在野外饲养。茧丝:蚕体内的丝液经吐丝口吐出后凝固而成的纤维。茧丝组成:一根茧丝由两根单丝组成,单丝的主体为丝素。蚕茧的组成:三层茧衣:蚕茧表面的丝蛹衬:蚕茧最里靠近蛹体的丝茧衣和蛹衬的丝细且脆,不能缫丝,可作为绢纺的原料。茧层:蚕茧中间部分,丝粗细均匀,约占全部丝重的70%~80%。生丝:缫丝获得的长丝,可直接用于织造。3.蚕丝的形成4.蚕丝的组成丝素(丝质、丝朊):蚕丝主体,占整个茧丝72%~81%。丝胶:包覆在单丝外面,并将两股丝粘结在一起。5.丝胶的组成丝胶:蚕丝表面的胶状水溶性物质。丝胶氨基酸组成:与丝素相似,但含量差别很大,含亲水性基团的氨基酸含量大。丝胶的层状分布:由外层到内层依次分丝胶Ⅰ、丝胶Ⅱ、丝胶Ⅲ、丝胶Ⅳ。溶解性能依次变差。其中丝胶Ⅰ在精练时通过碱液预处理可以除去。二、丝素蛋白的近程结构
1.蚕丝的组成
表1茧丝的组成(%)
丝素丝胶脂腊、色素无机物桑蚕丝70~8020~300.6~1.00.7~1.7柞蚕丝79.6~81.311.9~12.60.9~1.41.5~2.3蓖麻蚕丝80.215.531.532.732.丝素蛋白元素组成:C、H、O、N等,几乎不含S。3.丝素氨基酸组成:丝素蛋白的氨基酸组成及含量
乙氨酸丙氨酸丝氨酸酪氨酸胱氨酸桑蚕丝42.832.414.711.8柞蚕丝23.650.511.38.8
说明侧基小,结构整齐
易泛黄无二硫键侧链小的乙氨酸、丙氨酸、丝氨酸含量特别多,共占总量的85%,三者的摩尔比为4:3:1,并且按一定的序列结构排列成较为规整的链段,大多数在丝素蛋白的结晶区域。带有较大侧基的酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸等含量较小,主要存在于非晶区。其中酪氨酸含量也较大。带有亲水基团的丝氨酸、酪氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸,赖氨酸和精氨酸等占氨基酸总量的30%。酸性氨基酸的含量多于碱性氨基酸的含量。4.丝素蛋白的分子量:
聚合度:400~500氨基酸单元。
分子量:55,000~150,000,分子量极高,不同方法测定的分子量差别较大。2023/2/127除丝素外,还含有丝胶、脂蜡、色素、无机物和碳水化合物等天然杂质,以及因织造所需添加的浸渍助剂、为识别捻向所用的着色剂和操作中沾染的油污等人为杂质。§7-1引言一般都要经过前处理,即精练和漂白,简称练漂。目的:去除丝胶,同时也除去其他天然杂质和人为杂质。蚕丝织物的精练又称为脱胶。2023/2/128整理:机械整理、化学整理机械整理:采用呢毯整理机、定形拉幅机、汽蒸预缩机和轧光机等机械设备进行整理加工,使蚕丝具有规定的门幅、稳定的形状、柔和的光泽、丰满的手感和良好的悬垂性等特点。化学整理:用某些化学药品处理织物,同时结合适当的机械整理,赋予增白、增重、桃皮绒外观、绉缩风格以及抗泛黄和防缩抗皱等特性,提高附加值,拓宽其应用领域。§7-1引言2023/2/1291.特点肽链的排列不太规整,结晶度较低,具有由无规则卷曲到β一折叠构象的结构。含有的多数氨基酸都带有-OH、_COOH和-NH2等较强极性的侧基,丝胶是一种水溶性球状蛋白,能在水中溶解,而溶解度与处理T、t、pH值以及所加的电解质等有关。§7-2蚕丝中杂质的组成及化学性质一、天然杂质(一)丝胶2023/2/130丝素与丝胶的比较:氨基酸的组成:组成相同,但含量差异大丝素:乙氨酸、丙氨酸丝胶:丝氨酸(含羟基)的含量很高,约占34%,苏氨酸(含羟基)约占9%结构:丝素由于侧基较小,分子排列紧密,结晶度和取向度高丝胶由于侧基较大,分子排列松软、不规则,结晶度低,几乎是无取向的。2023/2/131结构上的差异决定性质上的差异:丝素在水中不能溶解,而丝胶在水中,特别是在近沸点的水中发生剧烈的溶胀,以至溶解。丝素对酸、碱等化学试剂及酶有较高的稳定性,而丝胶的稳定性较低。
※利用这一性质,脱胶时将丝胶脱去,而不损伤纤维。
2023/2/132提高处理T会使丝胶在水中的溶解度增加。丝胶具有两性性质,溶解性与溶液的pH值有关。pH值=PI时,丝胶的溶解速率和溶解度最低;当溶液的pH值偏离PI越远时,丝胶的溶解速率和溶解度越高,丝胶蛋白分子肽链的降解也越厉害。如在pH值为9~10.5、温度为95~98℃的弱碱性溶液中,蚕丝能较快地脱胶,蚕丝织物的精练在该条件下进行。丝胶溶解特性和结构特性日本学者小松计一§7-2蚕丝中杂质的组成及化学性质2023/2/133(二)脂蜡、色素、无机物和碳水化合物
脂肪和蜡质0.4%~0.8%
,存在于丝胶中影响蚕丝织物的吸湿性和后续加工,应尽量除去。2.多为黄酮类和胡萝卜素类
柞蚕丝色素含量较高,呈灰黄褐色,其色素不仅存在于丝胶中,还存在于丝素中,柞蚕丝精练后一般都需要进行漂白。§7-2蚕丝中杂质的组成及化学性质2023/2/1343.无机物:以钙、镁、钠和钾的氧化物或盐类存在,多以灼烧后残留的灰分来标志其含量。4.碳水化合物葡萄糖及其衍生物,主要存在于丝胶中,少量于丝素中。§7-2蚕丝中杂质的组成及化学性质2023/2/135二、人为杂质(一)浸渍助剂
为了提高经丝的平滑性和耐磨性以及纬丝的柔软性,减少织造断头率,在络丝前必须进行浸渍处理。浸渍助剂:经丝揩蜡、有蜡浸渍剂、无蜡浸渍剂、高速浸渍助剂有蜡浸渍剂:乳化蜡、乳化木蜡、柔软剂HC和柔软剂101等。无蜡浸渍剂主要是油剂。§7-2蚕丝中杂质的组成及化学性质2023/2/136(二)着色剂
区别捻度、捻向、等级以及不同用途的原料,在生丝的浸渍液中加着色剂,使着色与浸渍同时完成。着色剂是易于脱色的弱酸性染料或食用染料。
着色剂的牢度不好,下水后极易褪色,对真丝绸的精练妨碍不大。§7-2蚕丝中杂质的组成及化学性质2023/2/137一、精练原理目的:脱去丝胶丝素和丝胶都是蛋白质,基本组成单位均为α-氨基酸,但其氨基酸种类和含量、分子排列、超分子结构以及所处位置都存在着很大的差异。丝胶属球形蛋白,其极性氨基酸含量远比丝素蛋白的多,且分子排列紊乱,结晶度低。§7-3蚕丝织物的精练原理及影响精练的因素脱胶后的蚕丝织物称为熟坯或熟织物2023/2/138丝素与丝胶结构上的差异:
丝素中侧基小,非极性基团的乙氨酸和丙氨酸比例高,结晶度和取向度比较高。丝胶中极性基团和较大侧基的氨基酸,(如丝氨酸,天门冬氨酸)的含量高,分子排列松软、不规则,结晶度低。2023/2/139(1)碱脱胶原理
①HOOC-S-NH2+NaOHNaOOC-S-NH2,溶解性提高②
拆散肽键之间氢键的结合,有利于丝胶溶胀和溶解③肽键的水解脱胶方法:皂碱法、合成洗涤剂-碱法2023/2/140(2)酶脱胶原理
对特定位置或任意位置上肽键催化分解,生成可溶性的低分子肽,再进一步催化水解生产氨基酸。但不能去除杂质和内层丝胶,所以效果不理想,一般采用酶-皂法、酶-合成洗涤剂法。蛋白水解酶对丝素较稳定,如果条件控制适当,可使丝素在脱胶过程中几乎不受损伤。
2023/2/141(二)脱胶程度判断1.苦脂红指示剂的显色反应2.测练减率(脱胶率)全脱胶时的练减率23%左右.
练减率=[(A-B)/A]A:精练前织物的干燥质量
B:精练后织物的干燥质量3.扫描电子显微镜观察脱胶纤维
定性评价纤维的脱胶程度和损伤程度。§7-3蚕丝织物的精练原理及影响精练的因素2023/2/142二、影响精练的因素——碱精练
pH值温度精练剂及其浓度时间浴比中性盐§7-3蚕丝织物的精练原理及影响精练的因素2023/2/143pH=4-7
丝胶的脱去量最小(等电点附近,溶解度最低)
pH<2.5或pH>9时丝胶的溶解度显著增加,30min充分的脱胶
1、pH值丝胶在水中的溶解度与溶液pH值的关系非常密切2023/2/144
酸法脱胶:手感差、设备腐蚀,较少使用。碱法脱胶:通常采用以碱剂与肥皂或合成洗涤剂等结合使用
故pH=9-10.5
2023/2/145
2、温度温度对脱胶速率的影响很显著(酸性、碱性溶液)
70℃以下,丝胶去除量很少
85℃以上,脱胶率急剧增加
95℃时,绝大部分丝胶已被去除
最适当的温度为98-100℃2023/2/146
练液“沸而不腾”,脱胶均匀,不致造成“灰伤”(因织物之间相互摩擦引起擦伤、发毛等疵病,也会造成染色不匀)和丝素泛黄变色。2023/2/147
3、时间
与许多因素有关,0.5-1h4、浴比
轻薄织物1:60
中厚织物1:40-45
厚重织物1:30-355、中性盐对脱胶的影响作用:加快脱胶速率使丝素水解加快,容易受到损伤。(原因是膜平衡原理)
2023/2/148一、碱精练碱也能使蚕丝织物上的油脂皂化,并中和成脂肪酸盐。因而用碱精练既可脱胶,又可除去油脂。碱精练的作用强、时间短,如果工艺处理不当,容易损伤丝素而降低蚕丝织物的强伸度。§7-4蚕丝织物的精练工艺95~98℃、pH9~10.5,生产中常用碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠。磷酸三钠和焦磷酸钠等强碱弱酸盐精练,它们在溶液中水解可得到一定的碱度。2023/2/149二、皂碱精练
§7-4蚕丝织物的精练工艺主练剂:肥皂
作用:(1)适量水解,pH值约为9-10,有利于丝胶的溶胀并进一步水解,溶解度增大。(2)润湿、乳化、分散和净洗能力。脱胶作用均匀丝胶及杂质均匀分散在练液中,不再重新沾污织物。2023/2/150助练剂:弱碱--纯碱
作用:保持练液的pH值稳定软水作用吸附作用(金属离子及杂质)2023/2/151(1)预处理纯碱0.5-1.5g/L1:40-5080-85℃45-60min
使丝胶溶胀,有助于均匀脱胶和缩短精练时间
工艺流程:预处理初练复练后处理2023/2/152
(2)初练
肥皂7-9g/L
硅酸钠(40ºBė)1-2g/L
纯碱0.3-0.6g/L
保险粉0.3-0.4g/L
浴比1:40-50T98-100℃t60-80min
*去除织物上的大部分丝胶和其他杂质
练减率通常在18%以上2023/2/153(3)复练复练时所用的精练剂与初练剂相同,肥皂用量为初练用量的一半,助练剂的用量与初练相同。去除初练后仍残留在织物上的丝胶和其他污物
练减率为2%-4%
2023/2/154
(4)后处理(水洗,脱水和烘干)清除粘附在织物上的丝胶,肥皂及其他污物高温(90-95℃)15-30min
中温(50-60℃)
冷流水清洗2023/2/155三、酸精练生产应用不多为了迎合市场特殊需求,采取三分练、五分练和七分练等部分脱胶,使蚕丝产生较硬挺的手感。若用碱剂来脱胶很难控制。酸精练不能除去油脂和杂质,成本也较高,且生产中有挥发性刺激气味,易损伤皮肤、衣服和设备。§7-4蚕丝织物的精练工艺2023/2/156四、酶精练将蛋白质分解酶应用于蚕丝精练的方法,又称微生物精练法。与碱精练相比,酶精练使废水中的COD和BOD值明显降低。随着生物技术的发展和对环境保护的重视,蚕丝酶精练工艺又有了新的进展。酶精练作用温和,脱胶均匀,手感柔软。酶精练的效果好于传统的酸或碱性介质中沸煮精练的效果。§7-4蚕丝织物的精练工艺2023/2/157
工艺流程:预处理酶练精练后处理
酶本身是分子量很高的蛋白质,渗透性较差,故在酶脱胶时,先以热水或弱碱液处理,使丝胶预先溶胀,以利于酶的作用。
2023/2/158
(1)预处理酶精练的预处理比皂碱精练的预处理更为重要,因为酶练的温度远比皂碱精练的温度低.
纯碱1-2g/LT95-98℃t30min
2023/2/159(2)酶练
根据所选用蛋白酶的种类和性质,控制适当的用量及其最佳的作用条件(pH值和温度)
2709碱性蛋白酶(3.5万活力单位)1g/L
纯碱1g/LpH10~10.5T40-50℃t40-60min2023/2/160(3)补充精练彻底精练的目的皂碱法工艺
(4)后处理
2023/2/161五、复合精练剂精练精练不仅是脱胶,还要除去杂质,需在精练液中加入若干种起不同作用的精练剂。按主要成分来分:以肥皂为主和以合成洗涤剂为主的复合精练剂;按适用的精练设备来分:普通复合精练剂和适用于平幅精练机的快速精练剂。
由法国1970年开发、后来又获得专利的P-400脱胶剂就是以肥皂为主要成分的复合精练剂的代表。§7-4蚕丝织物的精练工艺2023/2/162六、高温高压水精练在125℃高温高压条件下,仅用水就可使丝胶溶解,再添加碱可使丝胶溶解的时间更短。纯水精练真丝绸,使练液对环境无害,并有利于丝胶的回收和利用。除了采用纯水进行脱胶外,还可在纯水中添加一些无害助剂,如采用乳酸、酒石酸、苹果酸和单宁酸等有机酸作精练剂,可以提高练白绸的白度,减少泛黄现象,提高精练效果§7-4蚕丝织物的精练工艺2023/2/163前处理:一般不需要单独进行漂白处理在精练过程中必须严格选择和控制工艺条件如:①蚕丝易吸收钙镁不溶性盐,若使用硬水、肥皂,产生钙镁皂附着于织物表面,形成云雾状斑疵,所以,硬度不超过15ppm②精练不足,光泽和手感不佳。③精练过度,织物泛黄,纤维损伤2023/2/1641、挂练槽(俗称练槽或练桶)蚕丝的精练设备以挂练槽(俗称练槽或练桶)应用最为普遍。挂练槽是以木材或不锈钢板制成的长方槽,底部有蒸汽管和多孔不锈钢板。设备结构简单,造价较低,因而沿用较久,但劳动强度较高,工艺时间长,属间歇式生产,每批之间精练品的质量不够稳定,容易产生擦伤、皱印,白雾等疵病。
2023/2/1652、挂练槽加工原理用挂练槽精练时,先将坯绸进行分批、退卷、折码、钉线、扣攀和打印等准备工作。折码的方式有S码和圈码两种。2023/2/166先将坯绸分批、退卷、折码、钉线、扣攀和打印。S形折码在码绸架上手工操作。精练时练液容易渗入织物内层,脱胶均匀。但在折叠处容易产生折痕。故适用于轻薄疏松织物。圈形折码在圈码机上进行,其坯绸呈圆筒状,可避免折印的产生,但练液较难渗入内层,易造成内外层精练不一,适用于厚重织物的折码。§7-5蚕丝织物的精练设备2023/2/167
织物经折码后,在绸边的一侧钉几道线圈(钉线),再套上较粗的攀绳(扣攀)。精练前将挂绸竿穿入攀绳,精练时将坯绸投入练液,挂绸竿的两端搁置在练槽的槽沿上,坯绸即可停留在液面下一定位置而进行精练处理。§7-5蚕丝织物的精练设备2023/2/1682023/2/169二、星形架精练设备与精练槽挂练类似,往往也是5~9只练桶为一组。精练时人工将坯绸单层挂在可旋转的星形架的挂钩上,然后用吊车吊入圆形练桶中精练。精练水洗完毕后,仍需人工将织物脱钩取下。K-L星形架精练,国际先进水平,1990年获国家专利。§7-5蚕丝织物的精练设备适用于较厚重的真丝织物。2023/2/170三、平幅连续精练机组成:进绸装置、预浸槽、成环装置、精练槽、LT平洗槽和出绸装置自动化程度高,劳动强度较低,可用于各类真丝的平幅连续精练,且练后成品比挂练成品脱胶均匀,且无灰伤和吊攀印。但练后成品的手感和白度不及挂练成品的手感和白度好,化学药品和能源消耗也较大。§7-5蚕丝织物的精练设备2023/2/171四、高温高压精练机该设备在精练过程中,坯绸不运动,通过循环泵使容器中的练液流动而进行坯绸脱胶。特点:精练时间短,成本较低,精练品蓬松、洁白、弹性好,且练减率均一、强力较高和染色性能好。但机器价格较高,一次性投资大。§7-5蚕丝织物的精练设备2023/2/172五、其他设备
鉴于针织绸易变形,常用绳状染色机精练,虽操作方便,但容易产生绳状印。若采用常温常压溢流染色机精练,可使织物基本处于无张力状态,且有浴比小、脱胶均匀等优点。
§7-5蚕丝织物的精练设备2023/2/173
一、漂白
精练去除了天然、人为杂质,但白度仍不能满足要求,生产中精练和漂白同时进行。桑蚕丝经过初练、复练兼还原漂白或氧化漂白后已有相当高的白度,一般不需要进行专门漂白处理。对于白度要求特别高,或特别厚重难以练白的桑蚕丝织物,则需另外进行漂白处理。
野蚕茧的生丝和桑蚕茧中的污染茧、着色茧或绢丝等经过精练后往白度较低,甚至呈黄色或褐色,需单独漂白。应根据最终产品的需求确定是否进行漂白加工。§7-6蚕丝织物的漂白和增白2023/2/174
柞蚕丝织物的前处理丝胶含量12%,非蛋白质成分多达8%等电点低,2.79溶解性能比桑蚕丝低较强碱性、较高温度和较长时间脱胶色素含量高,需单独漂白工序2023/2/175漂白剂:氧化性、还原性氧化性漂白剂:过氧化氢、过硼酸钠、过碳酸钠和过醋酸。还原性漂白剂:保险粉、亚硫酸氢钠和二氧化硫脲(价格较高)。
蚕丝经还原性漂白剂处理后然可提高白度,但白色中略带黄光,且在空气中长久放置后,已被还原的色素有重新被氧化复色的倾向,对白度要求较高的产品仍需要进行氧化漂白。§7-6蚕丝织物的漂白和增白2023/2/176漂白中的硅酸钠起稳定剂和调节pH值的作用,但容易产生硅酸垢,必要时可选择其他稳定剂。氧化漂白可安排在皂碱法精练的初练与复练之间.也可在精练后进行。电力纺挂练时可在初练与复练之间插入过氧化氢漂白。柞蚕丝有少量色素,精练后通常仍呈黄褐色,柞丝绸漂白时30%双氧水的用量可提高到6~8g/L,硅酸钠用量以维持pH值在9.5~10为宜,在90℃处理几小时,然后水洗、稀醋酸液酸洗、再水洗。§7-6蚕丝织物的漂白和增白2023/2/177二、增白
较少进行增白,只有对那些白度有特殊要求的练白绸,在精练后才进行增白处理.
增白:上蓝增白、和荧光增白§7-6蚕丝织物的漂白和增白2023/2/178(一)上蓝增白
采用少量的上蓝剂(蓝紫色染料或涂料)处理漂白织物,以吸收可见光中的黄橙光,减弱织物上的黄褐色泽。这是练漂后的纤维中残存的少量杂质会过量吸收可见光中的蓝紫光,使织物带有浅黄色或浅褐色。蓝、紫色系染料或涂料可以吸收黄橙光,因此上蓝增白后,织物对黄橙光的反射有所降低,故提高了白度。但是由于总的光反射率降低,使亮度下降。§7-6蚕丝织物的漂白和增白2023/2/179(二)荧光增白采用少量的荧光增白剂处理漂白织物,以吸收紫外光而放出可见的蓝紫光(波长400~600nm);这些蓝紫光与织物上偏重的黄橙光混合成白光,同时提高了织物对可见光的总反射率(甚至超过100%);从而使织物的白度和亮度都增加。但在紫外光源较弱的情况下,增白效果较差。§7-6蚕丝织物的漂白和增白2023/2/180增白效果主要取决于照射日光中紫外线的含量以及织物上荧光增白剂的浓度。如果照射日光中紫外线的含量充足,用量在一定范围内其增白效果是随织物上增白剂浓度的增加而增强的。当增白剂的浓度提高到某一极限浓度时,其发射蓝紫光的强度恰好与织物上的黄橙光强度相等,此时织物最白,增白效果最好;当增白剂的浓度超过极限浓度时,其发射蓝紫光的强度大于织物上的黄橙光强度,增白效果反而有所下降。§7-6蚕丝织物的漂白和增白2023/2/181
荧光增白剂是一种对纤维有直接性的染料,种类很多,有用于棉、麻、毛、丝等天然纤维的,也有用于合成纤维的。
蚕丝织物:酸性染料、直接染料型的荧光增白剂。§7-6蚕丝织物的漂白和增白2023/2/182
多数荧光增白剂的耐晒、耐洗、耐汗和耐氯等牢度较差。经精练、水洗后,可直接在挂练槽中增白。
国内:荧光增白剂VBL、荧光增白剂(雷可福)WS。直接染料型荧光增白剂VBL适合在pH值为8~9的条件下使用,其极限浓度为0.6%(o.m.f.),也可与双氧水同浴漂白和增白。荧光增白剂(雷可福)WS则适合在弱酸性条件下增白。§7-6蚕丝织物的漂白和增白2023/2/183蚕丝从内衣化向外衣化发展,要求具有厚实挺括的风格。精练后,质量减少约25%,纤维直径变细,丝之间的空隙增大,致使织物变薄、变软、缺乏挺括感。生产重磅真丝绸,不仅要耗用大量昂贵的真丝,且织物的组织致密程度不足。通过增重处理既可弥补蚕丝精练损失的质量,又可赋予蚕丝的厚实性、防皱性、悬垂性和挺括性。对于真丝针织绸,更适合应用增重整理。增重整理方法:锡增重、单宁增重、丝素溶液增重和接技聚合增重§7-7蚕丝织物的增重2023/2/184一、锡增重通过锡来增加蚕丝的质量,同时使织物的手感丰满厚实,其光泽、身骨和弹性等均有改善。经过合适的锡增重整理,强力和延伸度等也有所提高,而吸湿性和光泽等几乎无变化。提高真丝的增重率虽会降低对酸性染料的亲和力,却能增加对直接染料的亲和力。增重率太高会降低真丝对各类染料的吸附能力,并导致蚕丝纤维脆化、变色,须谨慎控制增重程度。§7-7蚕丝织物的增重2023/2/185锡增重领域:领带、饰带、刺绣品和要求厚重风格的高级女礼服。锡增重后的领带,式样好,服用中不松弛,解开后折皱迅速消除。以意大利为主的欧洲国家向来盛行锡增重。意大利、法国和瑞士制的高级领带几乎都经过锡增重,增重率一般达35%~40%。§7-7蚕丝织物的增重2023/2/1861.氯化锡处理
18~300Be氯化锡(浴比30~50:l),10~15℃×60min,轧液、水洗、脱水,使氯化锡被吸附。
2.磷酸盐处理
5%~7%磷酸氢二钠(浴比30~50:1),60~70℃×60min,脱液、水洗、脱水,使氯化锡被固着。
3.硅酸盐处理
3%~5%Na2SiO3(浴比30~50:1),50~65℃×30min,脱液、水洗、脱水,使锡增重稳定化。§7-7蚕丝织物的增重4.皂洗
0.3%~0.5%皂洗液,70~90℃×30~60min,水洗、脱水、烘燥,去除未反应的锡处理液。(一)锡增重工艺2023/2/187每进行一次锡盐与磷酸盐处理后可获10%~15%的增重率,可将第1和第2道工序反复进行,直至达到所要求的增重率(通常不超过4道),再进行硅酸盐处理和皂洗。为了提高增重率,还可在硅酸盐处理前插入一道硫酸铝处理。§7-7蚕丝织物的增重2023/2/188(二)原理1.在进行锡增重处理时,由于纤维的膨化,氯化锡分子在水溶液中通过扩散渗入纤维内部:
SnCl4+4H2O≒
Sn(OH)4
+4HCI
不溶性Sn(OH)4沉积于纤维空隙内,HCl被水洗除去。继续用Na2HPO4处理:
Sn(OH)4+Na2HPO4
≒
Sn(OH)2HPO4+2NaOH§7-7蚕丝织物的增重
增重蚕丝再用硅酸钠处理,碱式磷酸锡与硅酸钠作用生成最终产物,沉积在蚕丝纤维中:Sn(OH)2HPO4
+Na2SiO3≒
Sn(SiO3)HPO4+2NaOH2023/2/1892.另一观点:锡增重是水溶性的氯化锡在纤维内发生化学变化,成为不溶于水的锡氧化物(即锡酸凝胶SnO2·H2O)而沉积在蚕丝纤维中。
蚕丝的锡增重整理不会产生Oeko-TexStandard100标准中严格限制的。可萃取的重金属和三丁基锡、二丁基锡等有机锡化物,符合生态纺织品的要求。§7-7蚕丝织物的增重2023/2/190二、单宁增重较古老的整理方法。由于蚕丝对单宁酸有较强的吸附性能,经单宁增重处理可赋予蚕丝柔软而蓬松的手感,并改善其抗皱性和耐紫外线性能。植物增重,处理工艺比矿物增重温和得多。该法用于真丝绸处理时,既可固着丝胶,又能增重。主要用于深色或黑色制品的增重。真丝绸增重率达20%。近年来,倾向于用MAA(甲基丙烯酰胺)和HEMA甲基丙烯酸羟基乙酯进行接枝聚合来进行增重加工。§7-7蚕丝织物的增重2023/2/191三、丝素溶液增重丝素溶液对蚕丝制品具有强烈的吸附作用,用丝素溶液增重是蚕丝实现自我完善的最佳途径,可增重10%以上。
丝素溶液的制备一般采用与丝素结构相同的丝蛋白原料,如制丝、纺丝、精练和染色各工序产生的废丝和废绸等,用氯化钙法、酸法和碱法制成丝素溶液。整理方法随丝素溶液的制备方法而有所不同。丝素溶液要较易进入纤维内部的微隙,才能达到增重目的。§7-7蚕丝织物的增重2023/2/192蚕丝浸渍丝素溶液后,需进行固着处理,一般采用戊二醛法和酒精氯化锡法等。经丝素溶液增重后的蚕丝织物,其缩水率大大下降。原因:进入蚕丝纤维内部微隙的丝素分子有一定的固定作用,可防止蚕丝在水中因膨润而产生剧烈的收缩;其次是丝素分子在丝纤维之间或交织点上产生粘结作用,使硬挺度有所提高;此外,丝素增重蚕丝织物的折皱回复率也有所提高。
蚕丝经浸渍整理后,可增重10%以上,且丝素固着牢度高,染色后色泽更加鲜艳。§7-7蚕丝织物的增重2023/2/193四、接枝聚合增重在丝素分子上接具有双键结构的单体,在适当的条件下进行聚合反应,生成接技状聚合体(在纤维内部形成三维网状结构),以增加蚕丝的质量和体积,从而改善蚕丝的品质。
(-)接技聚合主要单体
单体:乙烯类、甲基丙烯酸酯类和丙烯酰胺类采用羟甲基丙烯酰胺、甲氧基甲基丙烯酰胺和乙氧基甲基丙烯酰胺等单体接枝,整理后蚕丝织物的柔软度不变,而抗皱性和吸湿性明显提高。§7-7蚕丝织物的增重2023/2/194(二)接枝聚合加工方法采用聚合引发剂来使不活泼的单体产生连锁反应,以生成聚合物。引发剂:射线(如γ射线、紫外线)、热(焙烘、汽蒸)或催化剂等。催化剂有过氧化物催化剂、过硫酸铰和过硫酸钾和氧化还原催化剂等。控制好处理工艺,使增重效果耐久,既能保持蚕丝特有的手感和悬垂性,又能改善其保养性和耐光性。聚合反应§7-7蚕丝织物的增重2023/2/195砂洗:通过化学和物理机械作用,使织物表面产生一层均匀纤细绒毛的加工工艺。经砂洗整理,手感丰满、软软而富有弹性,抗皱性和悬垂性得到改善,并具有一定的“洗可穿”性和较好的服用性。一、砂洗原理
织物的表面起绒是由砂洗机中的砂洗和烘干机中烘干后并在冷风中磨打实现的。§7-8蚕丝织物的砂洗2023/2/196精练后蚕丝主要由丝素和丝胶IV构成,丝素由约100根直径为1μm左右的巨原纤组成,每根巨原纤又由大约6~20根直径为0.2~0.4μm的原纤构成。在砂洗中,由于纤维含有大量羟基、羧基和氨基等亲水性基团,纤维在水和化学砂洗剂作用下剧烈溶胀,杨氏模量和强力下降;再经反复的机械摩擦作用,表面的部分丝胶IV被除去,丝素表层的巨原纤或原纤结构因分子链降解而部分断裂,在丝素表面形成微绒。但在水溶液中起绒并不充分,烘干后的织物表面难以形成丰满的桃皮状绒毛。继续用转笼式烘燥机在冷风中磨打,使织物不断经受摩擦和揉搓,显现出纤维的潜在损伤,最终使表面的绒毛完全挺起,获得柔软而丰满的手感。§7-8蚕丝织物的砂洗2023/2/197二、砂洗设备
砂洗机、脱水机和烘燥机1.砂洗机:绳状水洗机、转鼓式水洗机、溢流喷射染色机以及专用砂洗机。2.脱水机:离心式脱水机,内胆使用不锈钢材料。3.烘燥:可正逆交换转动的转笼式烘燥机,利用蒸汽或电加热散热器散发的热量,通过风机产生热循环。
砂洗时一般需使用锦纶丝砂洗袋,袋内放置60%~70%的织物,以增加织物间相互摩擦,减少织物间相互缠绕,有利于砂洗均匀。§7-8蚕丝织物的砂洗2023/2/198三、砂洗工艺(一)砂洗助剂膨化剂(砂洗剂)、柔软剂。
为了使蚕丝纤维膨化均匀,并产生细而稠密的短绒毛,还需要加入一些起渗透作用、消泡作用的SAA。1.膨化剂(砂洗剂):在一定的温度下使纤维膨化、结构变疏松,为纤维水解断裂提供条件,从而使织物表面组织突出点处的巨原纤或原纤发生断裂而起绒。酸、碱及醋酸锌、氯化钙等中性盐都可促使纤维膨化。弱碱或弱酸§7-8蚕丝织物的砂洗2023/2/199纯碱:价格便宜,膨化显著,手感好,质量稳定,故使用较多。缺点:织物褪色严重,强力损失较大。酸砂洗剂:基本不影响酸性染料染色织物的色泽,
缺点:手感不好,强力有损失,且需要采用耐腐蚀设备。2.柔软剂
可渗透到砂洗织物的微纤内部,对经过充分膨化而脆损的丝纤维起到修复和保护作用,既可使砂洗龟裂的原纤不会剥离,又能提高织物的弹性、柔软度、蓬松度和厚实感。砂洗用阳离子型柔软剂。§7-8蚕丝织物的砂洗2023/2/1100(二)砂洗工艺流程
砂洗工艺流程为:
预浸→砂洗→水洗→(中和→水洗)→柔软→脱水→烘干→冷磨
当采用碱性或酸性膨化剂时,一般需经过中和工序,以增加织物寿命,减少对皮肤的刺激。§7-8蚕丝织物的砂洗2023/2/1101(三)砂洗工艺条件1.膨化剂用量
用量越大,膨化越充分,绒毛也越多,但织物的强力损伤也越大。使用纯碱为膨化剂时,通常控制pH值在10.5~11范围内。例如砂洗电力纺时的纯碱浓度:轻砂为5g/L,中砂为7g/L,重砂为8~9g/L.
§7-8蚕丝织物的砂洗2023/2/11022.膨化时间
控制膨化时间应使织物砂洗后既有明显的效果,又不造成严重的洗痕和褪色。可根据砂洗程度来确定砂洗时间,一般轻砂15~30min,中砂30min左右,重砂30~60min。3.砂洗温度
温度越高,膨化剂和丝蛋白作用越剧烈,丝纤维膨化和损伤就越大,起绒也就越多,但同时伴随着织物褪色程度加剧。若温度太低,则不利于助剂充分发挥作用,砂洗效果也不明显。通常用碱膨化剂时,温度控制在40~45℃。§7-8蚕丝织物的砂洗2023/2/11034.浴比浴比小,织物相互挤在一起,产生的摩擦力大,砂洗效果较好。但应该以织物完全浸泡在砂洗液中,并处于松弛状态有利于织物运动为前提。一般浴比可控制在20~50:1。5.中和
若织物上带有碱或酸,会影响柔软剂与纤维的作用效果,缩短织物寿命,并刺激皮肤,膨化后需中和。当用碱为膨化剂时,可用酸中和,通常用醋酸中和织物至中性或微酸性(pH值为5~7),即在常温中和处理5min。§7-8蚕丝织物的砂洗2023/2/11046.柔软处理
常用阳离子柔软剂,其用量根据织物品种及成品柔软度而定。一般用量为3~10g/L,20~45℃×10~40min,浴比15:l~40:1。7.烘干温度
决定砂洗后织物绒毛的耸立程度、蓬松度与手感。温度太高使砂洗织物不蓬松、手感硬;温度太低则烘不干织物,砂洗效果不明显,且影响生产进度。50~60℃×30~60min.§7-8蚕丝织物的砂洗2023/2/11058.冷磨
织物烘干后,在不加热的烘干机中进行打冷风处理。打冷风是为了使蓬松织物上倒伏的短绒毛在冷风的吹动下竖起来,以增加织物的丰满度、柔软性和悬垂性。时间越长,绒毛越明显,朦胧效果越好。时间:轻砂为30min左右,中砂为60min左右,重砂为90min左右。§7-8蚕丝织物的砂洗2023/2/1106四、砂洗技术发展
真丝绸染色以弱酸性染料为主,而砂洗工艺大多采用碱剂砂洗,pH值10.5。染色绸在碱性砂洗液中褪色、变色严重,且强力下降明显,因此既能保持原有色泽、又能保持原有强力的砂洗新技术受到重视。
(一)保色保强砂洗为解决砂洗褪色和强力下降问题,可通过筛选染料,或针对不同染料品种选用不同的砂洗剂,或从工艺条件上进行控制。但要从根本上解决问题,就需要寻找或开发对蛋白质纤维既能起膨化作用,又不易破坏蚕丝纤维中肽链的砂洗剂。§7-8蚕丝织物的砂洗2023/2/1107
将常规的先染色后砂洗工艺改为先砂洗后染色工艺,其工艺流程:白坯→砂洗→出水→脱水→染色→柔软→烘干→冷磨解决砂洗褪色问题。
也可采用先砂洗、后染色、再砂洗工艺。即在第一次砂洗时,适当减轻砂洗程度,所产生的轻度砂洗痕可在染色时掩盖;在染色时注意控制上染速度,以提高匀染性;在第二次砂洗时主要进行柔软整理,使砂洗产品的手感滑腻、丰厚。§7-8蚕丝织物的砂洗2023/2/1108(二)酶砂洗蛋白酶作为蚕丝砂洗剂进行砂洗时,通过水的膨润和酶的吸附作用,首先在织物表面形成蛋白酶一丝纤维的复合体,并在吸附位置切断肽键;在轻度机械摩擦作用下,丝素纤维微纤露出,使织物表面形成绒毛。由于酶催化作用的专一性,且酶分子通常比水分子大1千倍以上,纤维水解仅发生在表面或附近区域,因此砂洗后织物的机械强度损伤相对较小,微绒比较均匀。
§7-8蚕丝织物的砂洗2023/2/1109一、盐缩整理原理在硝酸钙、氯化钙等中性盐类的热浓溶液中处理,会发生显著膨润、收缩的现象,称为“盐缩”。
蚕丝在相对密度为1.36的氯化钙溶液中最大收缩率可达90%。利用蚕丝的盐缩性能,加工具有皱缩效果的蚕丝织物,赋予蚕丝织物蓬松而富有弹性的风格,这种整理叫盐缩整理。§7-9蚕丝织物的盐缩2023/2/1110
由于硝酸钙、氯化钙等中性盐中的金属离子(如Ca2+)具有较强的水合能力,在周围存在较厚的水化层,当Ca2+
进入蚕丝无定形区时会带入大量的水分子,从而引起蚕丝纤维的剧烈溶胀。在较高温度下,Ca2+
引起的溶胀作用可破坏丝素蛋白质大分子间的盐式键、氢键和范德华力等各种结合力。
在无张力条件下,丝素纤维内蛋白质大分子链的构象发生变化,产生自由卷曲,宏观上表现为纤维或织物的急剧收缩。§7-9蚕丝织物的盐缩2023/2/1111随处理条件的加剧(如盐浓度增加、处理温度提高或时间延长),蛋白质大分子之间的结合能被破坏的程度增大,使极性氨基酸溶解剥离。无定形区部分遭到破坏,导致丝素纤维质量损失。处理条件越剧烈,丝素纤维遭到的侵蚀、破坏也越大,甚至可能使结晶区破坏,结晶度呈下降趋势,最终可能发生无限溶胀——溶解。§7-9蚕丝织物的盐缩2023/2/1112二、盐缩整理的应用
中性盐主要是硝酸钙,也可用氯化钙和硫氰酸钠等。加工方法:浸渍整理工艺,通过印花技术进行加工以获得局部收缩的立体图案等。(防拔印)§7-9蚕丝织物的盐缩2023/2/1113(一)浸渍整理工艺流程:浸渍→水洗→碱处理(中和)→皂洗→水洗采用相对密度为1.45左右的硝酸钙溶液,在90℃×1min左右。在盐缩整理中,织物应处于无张力状态,或不使织物相互紧靠,以使织物自由收缩。水洗时需用大量水,迅速稀释和清除织物中所含的处理剂。若稀释、清除太慢,织物的盐缩效果将减弱,纤维的脆化程度将提高。§7-9蚕丝织物的盐缩2023/2/1114盐缩整理后的蚕丝织物手感变硬,可通过皂洗后的柔软整理来改善。经金属络合染料染色后的蚕丝能较好地抑制因硝酸钙而产生的收缩,用这类染料染色的蚕丝与未染色的蚕丝织造的织物,通过盐缩加工可以起到特殊的皱缩效果。若对蚕丝与其他纤维的交织物进行盐缩整理,蚕丝纤维收缩,而其他纤维不收缩,亦能获得别具风格的丝织产品。§7-9蚕丝织物的盐缩2023/2/1115(二)印花加工
防止蚕丝因中性盐类而收缩的防缩剂有氯化亚锡、甲醛、戊二醛、单宁酸、蜡和合成树脂等。
先用单宁酸20%(o.m.f.)在浴比20:1时沸煮蚕丝lh,然后用吐酒石10%(o.m.f.),在浴比20:1,80℃×30min
在蚕丝的某些部分印上含有防缩剂的浆液,而在另一部分或全部印上含有上述中性盐类的浆液,用收缩部分和未收缩部分来表现多样化的立体花样,可获得局部发生收缩的特殊皱缩效果。§7-9蚕丝织物的盐缩2023/2/1116(三)其他方法
可用防缩剂加工防缩丝,如可先用单宁酸20%(o.m.f.)在浴比20:1时沸煮蚕丝lh,然后用吐酒石10%(o.m.f.),在浴比20:1,80℃×30min获得防缩蚕丝。将防缩丝和未防缩丝单独或合丝织制,织物经盐缩整理后未防缩丝收缩,而防缩丝在织物表面上浮起,因织物中丝线的收缩程度不同而形成皱缩外观。通过调整盐缩整理条件,亦可获得不同的皱效应。§7-9蚕丝织物的盐缩2023/2/1117一、蚕丝泛黄、老化原因
易泛黄,纤维发脆、强力降低、服用性能和外观质量下降,老化现象(-)环境因素
泛黄、老化是由于丝素内部蛋白质分子结构在紫外线、水分和氧气等外界多种环境因素的影响下产生变化,使织物外观呈现黄色,强力下降。§7-10蚕丝织物的防泛黄整理2023/2/11181.紫外线
能引起泛黄的紫外线波长约为200~331nm,影响最大的波长为279~292nm。2.氧气
氧对紫外线照射所引起的泛黄有很大影响。这是由于紫外线照射丝素分子产生自由基,再与氧作用进行光氧化反应生成泛黄基团。3.水分
丝绸在湿态时的泛黄比干态时要大得多,在相对湿度为
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