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[摘 要] 新型纤维纺织品的生产是一个系统工程,染整加工技术是其中的一部分。本文介绍了部分新型高模量再生纤维素纤维的染整技术。
[关键词] 新型再生纤维素纤维 Lyocell纤维 Polynosic纤维 染整技术
前言
Lyocell和Polynosic等高模量纤维的初始模量是普通粘胶纤维的数倍(见表1)。更有意义的是湿态下能保持很高的模量数,这在染整加工中是很重要的,因为它可以保证纤维在加工过程中,湿态条件下,也有良好的保形性和足够的强度。
表1几种再生纤维素纤维与棉、涤纶性能比较
Lyocell纤维和Polynosic纤维的干湿强度明显高于棉和其他再生纤维素的纤维,干强接近涤纶,湿态拉伸强度可以保持干态的80%左右。在染整加工和使用过程中没有象普通粘胶纤维一样,不能经受机械处理和水处理,而造成纤维损伤的问题。高强度的纱线在织造加工和染整加工中都十分有利,既可减少加工中次品的产生,又可提高生产效率,从而制造高支轻薄的优质织物。对企业而言,就能提高了经济效益。
因此,Lyocell纤维和Polynosic纤维是目前重点开发的再生纤维素纤维。
1.Lyocell纤维
它是从毛榉,按树等木材制作的木浆粕,以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂纺丝而得的再生纤维素纤维,废弃物可自然降解,生产中的氧化胺溶剂可99.5%可回收再用.毒性极低,且不污染环境,因此Lyocell纤维也被誉为二十一世纪的绿色纤维。1989年被人造丝及合成纤维国际标准局(BISFA)命名为Lyocell。1993年美国Cour Tauldo公司生产的这种纤维的商品名为Tensel,也即我国称之为“天丝棉”。
织物的前处理目的是充分去除坯布上的浆料、油剂、色素、污渍等杂质,使加工的织物对染料具有良好的亲和力,以便于染色和印花。Lyocell纤维的纯纺织物的前处理主要目的是去除浆料,根据不同浆料选择不同的退浆工艺。但是,因为Lyocell纤维的膨润度很高,所以不管哪一种退浆工艺,退浆后需要非常充分的水洗。
Lyocell短纤纯纺织物由于表面毛羽多,往往需要烧毛,以提高织物表面的光洁度,有利于后道的初级原纤化、酶处理和次级原纤化加工。另对需要印花的织物,此工序更尤其重要,因为如果毛羽多,在印花过程中就容易产生塞网现象,直接影响印花效果。
普通型的Lyocell纤维在湿加工过程中,在机械力的作用下,容易发生原纤化。其原因是Lyocell纤维具有较高的轴向取向度,微原纤间的空隙沿纤维轴向高度伸张,微原纤间的横向结合力较弱,而且湿态下纤维的高度膨化更加减弱了这种结合力。导致Lyocell面料制成的服装多次洗涤和穿着后产生严重的原纤化,容易起毛、起球、使色光改变,产生残旧感,严重影响服装的外观。
从根本上防止Lyocell的原纤化,最有效的方法是在纺丝阶段和印染加工中采取多官能团交联剂处理。例如在制备Fencel A100纤维(非原纤化纤维)时使用交联剂N,N,N-三丙烯酰均三嗪(THAT)处理。
H2C=HCOC
常见的Lyocell织物按外观主要分成两种类型,即桃皮绒织物和表面光洁织物。由于不同的Lyocell纤维的原纤化性能相差较大,因此必需按照产品的最终风格,合理选用纤维原料,并针对特定的纤维原料,织物组织结构,确定工艺过程和条件。对于桃皮绒织物,必须使Lyocell纤维发生充分的初级原纤化,并用纤维素酶充分去除初级原纤化时产生的较长和长短不齐的原纤。染色后使Lyocell发生次级原纤化,以获得桃皮绒风格的织物。如果织物表面要求比较光洁,则在酶去除原纤后再进行其他平幅加工。
Lyocell纤维为再生纤维素纤维,尽管很多染料可用于此纤维的染色,但很多厂家更多地选用活性染料。双活性基染料是目前最常用的活性染料,实际上这类活性染料是一种特殊的交联剂,能与Lyocell纤维大分子发生不同程度的交联,因此具有一定程度的防原纤化作用。经研究表明,三活性基染料(C.I.活性红228,及部分CtacronS型染料)的防原纤化作用优于双活性基染料,这种作用随染料浓度增加而增强。
Lyocell纤维的染色深度明显高于棉和粘胶纤维。在用Procion H-EXL浸染时,Fencell A100的染色深度是棉的2倍,比粘胶纤维提高50%,比Tencel高40%。Lyocell纤维要得到较深色品种,需选用提升力高的活性染料,不同染料结构的活性染料对同一种纤维的提升力是不同的,而同一种染料在不同纤维上的提升力也不同的。例如:Kayacelou Rad CN.B在不同纤维的提升力次序为:TencelA100>Tenel>粘胶纤维>棉。活性染料在Lyocell纤维上表现出更好的染深色性能。
根据Lyocell的染色热力学研究表明,Lyocell纤维在高温下染色有利于染深色性和匀染性。以上两类染料同属于高温染色用活性染料,Procion H.EXL在90℃一95℃时染色,Kayacelon React CN在100℃以上染色。在气流染色机中进行高温染色时,可以使Lyocell织物发生初级原纤化,染色和初级原纤化同时进行,缩短了工艺流程。
Lyocen和棉。粘胶等混纺织物的染色,将产生颜色深浅不一,色调不同,可通过选用染料和丝光处理来解决。
Lyocell纤维的染色牢色度与其他纤维素纤维并无明显的差别,耐洗和汗渍牢度基本相同,日嗮牢度稍高于棉和粘胶。Lyocell桃皮绒织物的摩擦牢度低于其他纤维素纤维织物。
与其他纤维素一样,为提高纺织性能和尺寸稳定性,免烫树脂整理是必不可少的。其他功能整理需视纺织面料和服装的需要进行。
2.Polynosic纖维(Richcel纤维)
Polynosic(波里诺西克)纤维是日本东洋纺生产的一种再生纤维素纤维,在中国注册的商品名Richcel(的赛)纤维。它的独特的加工工艺,选用上好的木材做木浆,省去了老化和成熟两个工序,避免了纤维素聚合度进一步降低,它的聚合度比粘胶纤维高。纤维素磺酸溶解于水中制成纺丝液,而不是溶解于稀碱中;凝固浴为较稀的硫酸,可减慢纤维素再生,从而可以进行较大的拉伸(200%~300%)。特殊的加工工艺,使Polynosic纤维中有特殊的原纤结构存在:它是全芯结构,没有皮层,纤维的圆形截面和纵向光滑表面,其织物具有优异的滑爽性和悬垂性;它具有较高的结晶度和拉伸度,其纺织品具有优良的尺寸稳定性。
从表2看出,Polynosic纤维在许多性能上与棉和粘胶不同。强力高于粘胶。
表2 Polynosic纤维与棉、粘胶纤维的性能比较
特别是湿态强力,基本上与棉相近,耐碱性较好,可做半丝光,提高上染性,以上特点都有利于染整加工;而回潮率大大高于棉而接近粘胶,又使其纺织品具有良好的舒适感。与Lyocell纤维相比,纤维结构性能比较接近,纤维易原纤化,可以做出桃皮绒风格的产品。
Polynosic纤维既能纯纺,也可混纺或交织。对Polynosic纤维纯纺织物的染整加工,采用的是两种不同风格的工艺路线,即:桃皮绒风格和仿真丝织物工艺。
仿真丝风格工艺:
烧毛→退浆→丝光→生物酶抛光处理→染色→树脂整理
仿桃皮绒风格工艺:
烧毛→退浆→初级原纤化→生物酶抛光处理→染色→次级原纤化→拉幅定形
Polynosic纤维可以省略煮练和漂白工序,但烧毛必须彻底,必要时做二次烧毛。Polynosic织物坯布中较多使用PVA,淀粉或复合淀粉,退浆与棉纤维常规工艺相同。经5%~7%NaOH处理后,Polynosic纤维几乎保持原来的强力,纤维溶胀很小,与粘胶纤维相比,它的耐碱性,特别是张力状态下的耐碱性比较突出。
可以对Polynosic纯纺或棉纺织物进行半丝光处理,以提高上染性。
由于Polynosic纤维特殊的纺丝工艺和全芯结构,使其原纤化等级为3级(Lyocell为4级)。这种微原纤的存在,使纺织品具有桃皮绒风格;但也有些织物的风格要求表面光洁,仿丝感强,因此需要在染整过程中防止原纤化。两种不同风格的纺织品,在原纤化的控制上也是不同。Polynosic纤维原纤化指数与以下3个主要因素成正比:温度,pH值和时间。所以生产桃皮绒风格织物,初级原纤化需充分;而生产仿丝风格织物,在整个染整加工过程中注意温度,pH值和时间的控制。
生物酶抛光处理是去除初级原纤化产生的原纤。一般应以织物的失重率为3.5%左右为宜,如果失重率过低,则原纤的去除不够充分:而失重率过高,则造成织物强力损伤过大。
Polynosic纤维结构中的结晶度为45%~50%,其余为非结晶区。这些非结晶区透染性非常好,为染色加工提供了非常好的条件。经过上述前处理加工后,织物的毛效比较高,在相同的染色条件下,Polynosic纤维的上染率速度都好于棉纤维,所有染棉的染料都可以应用于Polynosic纤维,但大多数活性染料,双活性基的活性染料可以抑制进一步的原纤化,增加色牢度,使湿擦牢度明显提高,其鲜艳度和亮度都优于棉纤维。
桃皮绒风格的Polynosic纤维织物在染色后需要次级原纤化工序产生二次原纤,较初级原纤化产生的原纤细短的多,是一层致密的短绒(桃皮绒)。次级原纤化一般在气流柔软处理机中进行(Airo.1000)。在织物进行次级原纤化前加入柔软剂对产生次级原纤是有利的。如果采用树脂整理可以提高织物的弹性和抗皱性,也会使织物尺寸稳定性更好。■
[关键词] 新型再生纤维素纤维 Lyocell纤维 Polynosic纤维 染整技术
前言
Lyocell和Polynosic等高模量纤维的初始模量是普通粘胶纤维的数倍(见表1)。更有意义的是湿态下能保持很高的模量数,这在染整加工中是很重要的,因为它可以保证纤维在加工过程中,湿态条件下,也有良好的保形性和足够的强度。
表1几种再生纤维素纤维与棉、涤纶性能比较
Lyocell纤维和Polynosic纤维的干湿强度明显高于棉和其他再生纤维素的纤维,干强接近涤纶,湿态拉伸强度可以保持干态的80%左右。在染整加工和使用过程中没有象普通粘胶纤维一样,不能经受机械处理和水处理,而造成纤维损伤的问题。高强度的纱线在织造加工和染整加工中都十分有利,既可减少加工中次品的产生,又可提高生产效率,从而制造高支轻薄的优质织物。对企业而言,就能提高了经济效益。
因此,Lyocell纤维和Polynosic纤维是目前重点开发的再生纤维素纤维。
1.Lyocell纤维
它是从毛榉,按树等木材制作的木浆粕,以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂纺丝而得的再生纤维素纤维,废弃物可自然降解,生产中的氧化胺溶剂可99.5%可回收再用.毒性极低,且不污染环境,因此Lyocell纤维也被誉为二十一世纪的绿色纤维。1989年被人造丝及合成纤维国际标准局(BISFA)命名为Lyocell。1993年美国Cour Tauldo公司生产的这种纤维的商品名为Tensel,也即我国称之为“天丝棉”。
织物的前处理目的是充分去除坯布上的浆料、油剂、色素、污渍等杂质,使加工的织物对染料具有良好的亲和力,以便于染色和印花。Lyocell纤维的纯纺织物的前处理主要目的是去除浆料,根据不同浆料选择不同的退浆工艺。但是,因为Lyocell纤维的膨润度很高,所以不管哪一种退浆工艺,退浆后需要非常充分的水洗。
Lyocell短纤纯纺织物由于表面毛羽多,往往需要烧毛,以提高织物表面的光洁度,有利于后道的初级原纤化、酶处理和次级原纤化加工。另对需要印花的织物,此工序更尤其重要,因为如果毛羽多,在印花过程中就容易产生塞网现象,直接影响印花效果。
普通型的Lyocell纤维在湿加工过程中,在机械力的作用下,容易发生原纤化。其原因是Lyocell纤维具有较高的轴向取向度,微原纤间的空隙沿纤维轴向高度伸张,微原纤间的横向结合力较弱,而且湿态下纤维的高度膨化更加减弱了这种结合力。导致Lyocell面料制成的服装多次洗涤和穿着后产生严重的原纤化,容易起毛、起球、使色光改变,产生残旧感,严重影响服装的外观。
从根本上防止Lyocell的原纤化,最有效的方法是在纺丝阶段和印染加工中采取多官能团交联剂处理。例如在制备Fencel A100纤维(非原纤化纤维)时使用交联剂N,N,N-三丙烯酰均三嗪(THAT)处理。
H2C=HCOC
常见的Lyocell织物按外观主要分成两种类型,即桃皮绒织物和表面光洁织物。由于不同的Lyocell纤维的原纤化性能相差较大,因此必需按照产品的最终风格,合理选用纤维原料,并针对特定的纤维原料,织物组织结构,确定工艺过程和条件。对于桃皮绒织物,必须使Lyocell纤维发生充分的初级原纤化,并用纤维素酶充分去除初级原纤化时产生的较长和长短不齐的原纤。染色后使Lyocell发生次级原纤化,以获得桃皮绒风格的织物。如果织物表面要求比较光洁,则在酶去除原纤后再进行其他平幅加工。
Lyocell纤维为再生纤维素纤维,尽管很多染料可用于此纤维的染色,但很多厂家更多地选用活性染料。双活性基染料是目前最常用的活性染料,实际上这类活性染料是一种特殊的交联剂,能与Lyocell纤维大分子发生不同程度的交联,因此具有一定程度的防原纤化作用。经研究表明,三活性基染料(C.I.活性红228,及部分CtacronS型染料)的防原纤化作用优于双活性基染料,这种作用随染料浓度增加而增强。
Lyocell纤维的染色深度明显高于棉和粘胶纤维。在用Procion H-EXL浸染时,Fencell A100的染色深度是棉的2倍,比粘胶纤维提高50%,比Tencel高40%。Lyocell纤维要得到较深色品种,需选用提升力高的活性染料,不同染料结构的活性染料对同一种纤维的提升力是不同的,而同一种染料在不同纤维上的提升力也不同的。例如:Kayacelou Rad CN.B在不同纤维的提升力次序为:TencelA100>Tenel>粘胶纤维>棉。活性染料在Lyocell纤维上表现出更好的染深色性能。
根据Lyocell的染色热力学研究表明,Lyocell纤维在高温下染色有利于染深色性和匀染性。以上两类染料同属于高温染色用活性染料,Procion H.EXL在90℃一95℃时染色,Kayacelon React CN在100℃以上染色。在气流染色机中进行高温染色时,可以使Lyocell织物发生初级原纤化,染色和初级原纤化同时进行,缩短了工艺流程。
Lyocen和棉。粘胶等混纺织物的染色,将产生颜色深浅不一,色调不同,可通过选用染料和丝光处理来解决。
Lyocell纤维的染色牢色度与其他纤维素纤维并无明显的差别,耐洗和汗渍牢度基本相同,日嗮牢度稍高于棉和粘胶。Lyocell桃皮绒织物的摩擦牢度低于其他纤维素纤维织物。
与其他纤维素一样,为提高纺织性能和尺寸稳定性,免烫树脂整理是必不可少的。其他功能整理需视纺织面料和服装的需要进行。
2.Polynosic纖维(Richcel纤维)
Polynosic(波里诺西克)纤维是日本东洋纺生产的一种再生纤维素纤维,在中国注册的商品名Richcel(的赛)纤维。它的独特的加工工艺,选用上好的木材做木浆,省去了老化和成熟两个工序,避免了纤维素聚合度进一步降低,它的聚合度比粘胶纤维高。纤维素磺酸溶解于水中制成纺丝液,而不是溶解于稀碱中;凝固浴为较稀的硫酸,可减慢纤维素再生,从而可以进行较大的拉伸(200%~300%)。特殊的加工工艺,使Polynosic纤维中有特殊的原纤结构存在:它是全芯结构,没有皮层,纤维的圆形截面和纵向光滑表面,其织物具有优异的滑爽性和悬垂性;它具有较高的结晶度和拉伸度,其纺织品具有优良的尺寸稳定性。
从表2看出,Polynosic纤维在许多性能上与棉和粘胶不同。强力高于粘胶。
表2 Polynosic纤维与棉、粘胶纤维的性能比较
特别是湿态强力,基本上与棉相近,耐碱性较好,可做半丝光,提高上染性,以上特点都有利于染整加工;而回潮率大大高于棉而接近粘胶,又使其纺织品具有良好的舒适感。与Lyocell纤维相比,纤维结构性能比较接近,纤维易原纤化,可以做出桃皮绒风格的产品。
Polynosic纤维既能纯纺,也可混纺或交织。对Polynosic纤维纯纺织物的染整加工,采用的是两种不同风格的工艺路线,即:桃皮绒风格和仿真丝织物工艺。
仿真丝风格工艺:
烧毛→退浆→丝光→生物酶抛光处理→染色→树脂整理
仿桃皮绒风格工艺:
烧毛→退浆→初级原纤化→生物酶抛光处理→染色→次级原纤化→拉幅定形
Polynosic纤维可以省略煮练和漂白工序,但烧毛必须彻底,必要时做二次烧毛。Polynosic织物坯布中较多使用PVA,淀粉或复合淀粉,退浆与棉纤维常规工艺相同。经5%~7%NaOH处理后,Polynosic纤维几乎保持原来的强力,纤维溶胀很小,与粘胶纤维相比,它的耐碱性,特别是张力状态下的耐碱性比较突出。
可以对Polynosic纯纺或棉纺织物进行半丝光处理,以提高上染性。
由于Polynosic纤维特殊的纺丝工艺和全芯结构,使其原纤化等级为3级(Lyocell为4级)。这种微原纤的存在,使纺织品具有桃皮绒风格;但也有些织物的风格要求表面光洁,仿丝感强,因此需要在染整过程中防止原纤化。两种不同风格的纺织品,在原纤化的控制上也是不同。Polynosic纤维原纤化指数与以下3个主要因素成正比:温度,pH值和时间。所以生产桃皮绒风格织物,初级原纤化需充分;而生产仿丝风格织物,在整个染整加工过程中注意温度,pH值和时间的控制。
生物酶抛光处理是去除初级原纤化产生的原纤。一般应以织物的失重率为3.5%左右为宜,如果失重率过低,则原纤的去除不够充分:而失重率过高,则造成织物强力损伤过大。
Polynosic纤维结构中的结晶度为45%~50%,其余为非结晶区。这些非结晶区透染性非常好,为染色加工提供了非常好的条件。经过上述前处理加工后,织物的毛效比较高,在相同的染色条件下,Polynosic纤维的上染率速度都好于棉纤维,所有染棉的染料都可以应用于Polynosic纤维,但大多数活性染料,双活性基的活性染料可以抑制进一步的原纤化,增加色牢度,使湿擦牢度明显提高,其鲜艳度和亮度都优于棉纤维。
桃皮绒风格的Polynosic纤维织物在染色后需要次级原纤化工序产生二次原纤,较初级原纤化产生的原纤细短的多,是一层致密的短绒(桃皮绒)。次级原纤化一般在气流柔软处理机中进行(Airo.1000)。在织物进行次级原纤化前加入柔软剂对产生次级原纤是有利的。如果采用树脂整理可以提高织物的弹性和抗皱性,也会使织物尺寸稳定性更好。■