聚乳酸纤维玉珠帘织物的染整工艺研究

聚乳酸纤维玉珠帘织物的染整工艺研究

聚乳液（pla）纤维具有合成纤维和天然纤维的优点，可以生物降解。未经处理的原材料在土壤和海水中的微生物作用下可分为葡萄糖和水，不存在环境污染问题。同时,PLA纤维具有许多独特的性能:比重、强力与蚕丝接近;光泽柔和,可与蚕丝媲美;具有可润湿性和湿气的转移性能;具有比锦纶更高的弹性回复性(伸长5%时的恢复度是93%,锦纶为89%,蚕丝52%),可赋予织物优良的形态稳定性和抗皱性。所以PLA纤维得到国际纺织界的广泛重视。蚕丝纤维素有“纤维皇后”之美称,具有无与伦比的独特性能:轻薄滑爽,柔软舒适,良好的吸湿、透气性,特有的柔和亮丽光泽,而且对人体具有保健作用。然而,真丝绸也存在湿弹性较差、易泛黄等缺点,使其优良品质难以充分发挥。将蚕丝纤维与PLA纤维交织,使得两种纤维实现优势互补,织成的织物可比纯蚕丝织物更为舒适、不易泛黄;同时,因PLA纤维具有很高的弹性回复性,可赋予交织物优良的形态稳定性和抗皱性。两种纤维交织的面料新颖而高档,具有广阔的市场前景,不仅可应用于内衣面料、T恤、睡衣等,还可应用于家纺面料、装饰布等领域。本研究以PLA纤维、蚕丝纤维交织而成的丝玉珠缎织物为研究对象,对真丝/PLA织物的前处理、染色、热定形工艺等进行研究,确定了染整工艺参数,使真丝/PLA织物保持良好的风格及服用性能。1测试1.1其他酸氢钠及氨基酸类试验材料:丝玉珠缎交织物,经22.2×24.4dtex(22/20D)真丝,纬83.3dtex(75D/48f)玉米长丝(PLA),组分含量70%真丝/30%玉米长丝,平方米克重为75g/m2。试验药品:碳酸钠、碳酸氢钠、醋酸、纯碱、连二亚硫酸钠等,均为分析纯;碱性蛋白酶、中性蛋白酶(湖州礼来生物技术有限公司),精练剂LD-1840(杭州绿典化工有限公司),分散剂WA、高温匀染剂等(传化集团有限公司),柔软剂302、增深剂DL-6为自制;酸性还原剂(色乐康P-ACT)(德司达有限公司),分散蓝AC-E、分散黄M-4GL(德司达有限公司),分散灰H-BL、分散军蓝S-2G(浙江龙盛有限公司)。仪器和设备:HH-6数显恒温水浴锅(常州国华电器有限公司),BF-A12型红外染色机(瑞士Mathis有限公司),R-3型热定形小样机(广州鸿靖实验设备有限公司),H10KS型TiniusOlsen双臂强力试验机(美国天氏欧森公司),SF600X型电脑测配色仪(美国Datacolor公司)。1.2测试方法1.2.1中性蛋白酶表达预处理:纯碱1g/L,60℃下处理30min。酶练:蛋白酶1～5g/L、50℃下处理50min,碱性蛋白酶pH9,中性蛋白酶pH8。复练:精练剂1～2g/L、保险粉0.5～1g/L、分散剂WA2g/L、95℃处理45～60min。1.2.2染色工艺PLA纤维织物在碱性浴中染色,纤维均会发生明显的水解损伤,纤维的强力和延伸性均会降低。因此,选用中性浴对真丝/PLA织物进行染色。1.2.2.高温匀染剂ld-m选用对真丝沾色小的分散染料,以及在中性浴具有较高上染率、固色率的活性染料:分散染料X%,活性染料Y%,DL-62g/L,高温匀染剂0.5g/L,元明粉40～50g/L。从50℃开始染色,以1℃/min升温至110℃保温30min或升温至100℃保温45min,然后热水洗,还原清洗。1.2.2.分散染料染色染中深色时,活性染料在高温条件下易分解,会导致活性染料上色不够深,故在染较深颜色时,须将活性染料染色阶段的时间加长。分散染料的染色条件是在弱酸性条件下,故在染色过程中不加碱剂。染色配方如下:分散染料X%,活性染料Y%,DL-61.5～2g/L,高温匀染剂0.5g/L,元明粉40～50g/L。从50℃开始染色,以1℃/min升温,至70℃保温40～50min,以1℃/min升温,至100℃保温40～50min,然后进行热水洗,还原清洗。1.2.2.蚕丝染色工艺大多数分散染料对真丝有沾色,所以先用分散染料染PLA纤维,染后采用酸性还原清洗工艺,去除真丝织物表面浮色;然后用活性染料在中性条件下对真丝进行染色,以获得良好的染色效果,减少PLA纤维的损伤。分散染料染色:分散染料X%,高温匀染剂0.5g/L,DL-61.5～2g/L,醋酸0.2～0.5g/L,温度110℃、时间30min。染色后60℃热水洗20min、酸性还原清洗。活性染料染色:活性染料Y%、元明粉50g/L、平平加O0.5g/L,温度60℃、时间50min、浴比1︰30。1.3性能试验1.3.1pla法测定长丝强度和断裂伸长率PLA长丝的强力及断裂伸长率按GB/T3923.1-1997《纺织品织物拉伸性能第1部分断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》测定。1.3.2布练习减少率测试采用称重法,按下式计算:式中:W0为精练前织物干重;W1为精练后织物干重。1.3.3k.s值的测试采用Datacolor电脑测配色仪(D65光源,观察角45°)对织物的染色表观度(即K/S值)进行测定。2结果与讨论2.1关于蚕丝和pla织物的预处理艺术2.1.1高温弱碱处理PLA纤维精练是为了去除油剂油污、标记色素及消除纤维的内应力。PLA纤维耐酸不耐碱,20℃在35%硫酸溶液中,质量损失小于3%,且强力基本不变;在15%醋酸溶液中,质量、强力几乎没有损失。而在15%氢氧化钠溶液(20℃)中浸渍后,纤维失重急剧增加,强力严重下降;随碱液温度升高,纤维降解速度加剧,最终PLA在碱液中完全溶解。表1为碳酸钠溶液在模拟精练与染色条件下对PLA长丝强力的影响。由表1可知,在弱碱性条件下处理PLA长丝,强力均有所下降。95℃处理60min,强力下降明显,即使碳酸钠质量浓度只有2g/L,强力保持率只有67.5%,说明高温弱碱性处理对PLA长丝强力影响较大;而在60℃温度下处理30min,即相当于活性染料固色的条件下,即使碳酸钠质量浓度达到10g/L,PLA长丝强力保持率仍可达到76.2%,下降幅度较小。因此,真丝/PLA织物在精练时,应尽可能减少PLA长丝的强力损失。在前处理阶段,考虑采用中性、碱性两种蛋白酶对真丝/PLA织物进行脱胶。2.1.2中性蛋白酶质量浓度不同蛋白酶质量浓度下测得真丝/PLA织物的练减率如图1所示。由图1可知,随着蛋白酶质量浓度的增加,真丝/PLA织物练减率增加。中性蛋白酶质量浓度达到3～4g/L时,织物练减率基本趋向稳定,故选用3～4g/L;当碱性蛋白酶质量浓度在4～5g/L时,织物练减率基本趋向稳定,故选用4～5g/L。2.1.3ph值对织物练减率的影响选用碱性蛋白酶和中性蛋白酶对真丝/PLA织物脱胶。用不同的缓冲溶液调节溶液pH值,织物练减率见图2。从图2可知,对于碱性蛋白酶来讲,随着pH值的提高,织物练碱率呈增加趋势,当pH值在9～10时达到最大值;进一步提高pH值,练碱率反而减小,这是由于蛋白酶活性下降之故。因此,碱性蛋白酶脱胶pH值宜控制在9左右较合适。对于中性蛋白酶来讲,pH值为7.5时织物练减率最高,pH值增加或减小,脱胶率都随之降低,这是由于中性蛋白酶在中性条件下活性最大。因此,中性蛋白酶pH值宜控制在7.5左右较合适。2.1.4同温度下织物练减率用小苏打调节溶液pH值(碱性蛋白酶pH9,中性蛋白酶pH7.5),测得不同温度下织物练减率(图3)。由图3可知,碱性蛋白酶在50～55℃活性较好,练减率最高;温度继续升高,练减率急剧下降,这是由于碱性蛋白酶在高温下失活之故。中性蛋白酶在40～45℃练减率较高,继续提高温度,练减率也下降。2.1.5织物的练减率织物练减率与酶练时间的关系如图4所示。由图4可知,酶练30min,中性蛋白酶和碱性蛋白酶处理织物的练减率分别为7.22%、8.58%。时间增加,练减率增加,超过60min练减率增加不明显。因此酶练时间选50～60min。2.1.6酶练、复练工艺酶练后真丝纤维上的大部分丝胶已去除,但还可能残留少量丝胶,以及油脂蜡质、色素等杂质,需通过复练加以去除。将真丝/PLA织物、纯真丝织物按照酶练、复练工艺处理,结果如表2所示。纯真丝织物用碱性蛋白酶酶练后练减率达到22.87%,复练后练减率达到23.66%;中性蛋白酶练碱率从20.18%增加到22.54%,达到真丝/PLA织物练漂要求。2.2丝绸纺织机的染色技术研究2.2.1分散染料对pla纤维的染色过程由于大多数分散染料对PLA纤维的上染率偏低,因此需要筛选上染率较高、适合PLA纤维染色的分散染料及适宜的染色工艺参数。2.2.1.1.染色ph值对pla纤维上染率的影响由表3可知,pH值在4.5～5时,染料上染百分率最高,pH值在6时,有一定幅度的下降。2.2.1.染色温度的影响选用不同结构(偶氮、蒽醌)、不同温度类型的分散染料,在80～130℃温度下考察其最终上染率,结果如图5所示。从图5可知,4种分散染料对PLA纤维上染率随染色温度升高而增加。根据自由体积模型解释,当染色温度大于玻璃化温度时,纤维大分子链段剧烈运动,增加染色温度,导致纤维内自由体积和染料分子动能增加,促进染料向PLA纤维内部扩散,有利于染料上染。所以染色温度升高,上染率增加。从图5还可看出,当染色温度大于110℃后,不同分散染料上染率呈现出不同的特点。分散黄棕S-2G对PLA纤维的上染率继续稳步增加;分散红玉ETD、分散军蓝S-2G的上染率基本趋于稳定,120、130℃后上染率增加不多;而分散灰H-BL的上染率反而下降。考虑到PLA纤维热稳定性较差,染色温度超过110℃纤维损伤较大,因此,PLA纤维最佳染色温度选110℃为宜。分散染料采用110℃高温染色,对真丝/PLA织物中真丝组分可能会产生一定程度的损伤,因此,除考虑适当降低织物练减率外,选用100℃、45min与110℃、30min两种工艺,考察PLA纤维的染色K/S值,结果如表4所示。从表4可知,有些染料经2种不同的工艺染色后K/S值相差较大,如艳红SFB、紫HFKL、桃红FL、红玉XFN、橙AM-SLR等;有些染料则比较接近,如红玉S-5B、橙VN-SF、荧光黄XF、蓝ACE、红ACE、黄棕XF、黄棕CC、红AM-SLR、黄M-4GL等。因此,选用合适的分散染料在100℃、45min条件下染色也是可行的,当然在110℃、30min条件下对PLA纤维效果更好。2.2.1.染色织物的d对pla纤维c选用分散红AC-E、黄AC-E、蓝AC-E、黑ETD对PLA纤维进行染色,结果如图6所示。由图6可知,随着染色时间增加,上染率逐步上升,保温40min时上染率最高,继续增加染色时间,上染率反而略有下降。2.2.1.增深剂dl-6质量浓度对pla纤维上染率的影响DL-6是一只专用于PLA纤维染色的增深剂,为特殊表面活性剂与醋酸酯类物质复配物,其基本原理是:表面活性剂对分散染料起增溶作用,醋酸酯类物质对PLA纤维起溶胀作用。选用不同的分散染料,加入增深剂DL-6对PLA纤维进行染色,结果见表5。从表5可知,加入增深剂DL-6,PLA纤维上染率都有不同程度的提高,这是由于增深剂对分散染料起增溶、对PLA起溶胀作用的结果;当DL-6质量浓度达到4g/L左右时,PLA纤维上染率达到最大值;继续提高DL-6质量浓度,PLA纤维K/S值反而有不同程度下降。总之,DL-6能有效提高分散染料对PLA纤维的染色深度。2.2.2偶氮结构的分散染料分散染料对真丝纤维沾色的结果见表6。由表6可知,在真丝上沾色较小的分散染料有分散紫H-FRL、分散艳红SF-B、分散蓝AM-SLR、分散橙AM-SLR、分散黑XF等;沾色较大的分散染料有分散荧光黄XF、分散红玉CC、分散红AM-SLR、分散红玉XFN、分散桃红FL、分散红玉S-5BL、分散黄M-4GL、分散黑BF等。从分散染料结构分析,偶氮结构的分散染料如分散红玉S-5BL等对真丝沾色较严重;相对来说,蒽醌结构的分散染料如分散紫H-FRL等对真丝沾色较少。优先选用沾色较少的蒽醌结构的分散染料。2.2.3提高染色牢度还原清洗有助于去除PLA纤维表面的浮色、真丝织物表面的沾色,提高染色牢度。由于PLA纤维的玻璃化温度较低,且对碱剂比较敏感,因此考虑采用酸性还原清洗工艺,并与碱性还原清洗工艺进行比较,以获得最佳的还原清洗效果。2.2.3.1.恢复和清洁pla纤维k值的影响分别按酸性和碱性还原清洗工艺对PLA进行还原清洗,结果如表7所示。从表7可知,PLA经还原清洗后色光变化较小,而且色牢度达到要求。2.2.3.真丝织物表观深度k/s值分散染料对真丝有沾色,而且有些染料相当严重,影响真丝织物的色牢度,因此,需要通过还原清洗法将其去除。还原清洗前后真丝织物K/S值变化如表8所示。从表8可知,皂洗后,真丝织物表观深度K/S值略有下降;不管采用酸性还原清洗还是碱性还原清洗,真丝织物表观深度K/S值均有比较明显的下降,在本试验条件下大多数分散染料酸性还原清洗的效果好于碱性还原清洗,如红玉CC、黄棕XF、分散黄M-4GL、分散橙UN-5E等;但个别染料碱性还原清洗的效果好于酸性还原清洗,如荧光黄XF、红玉XFN。因此,可选用经还原清洗后真丝织物K/S值较小的染料,如分散黄棕XF、分散蓝XF、分散黑XF、分散黑BF、分散橙UN-5E、分散艳红SF-B,以及本身对真丝沾色较低的染料,如分散紫H-FRL、蓝AM-SLR、橙AM-SLR等。综合各方面性能,酸性还原清洗效果更好,还原清洗后真丝织物色牢度基本能达到要求。2