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2.7 防皱整理工艺及工艺条件的分析——织物防皱整理——纺织品整理工艺学

时间:2016-11-28 14:12来源:未知 作者:admin 点击:
2.7 防皱整理工艺及工艺条件的分析 一 防皱整理工艺 根据织物在交联整理时的含水量分为:干态交联、湿态交联,潮态交联、温和焙烘、两次焙烘等。分别如下: 干态交链 指纤维或织
2.7 防皱整理工艺及工艺条件的分析

防皱整理工艺

  根据织物在交联整理时的含水量分为:干态交联、湿态交联,潮态交联、温和焙烘、两次焙烘等。分别如下:

干态交链  指纤维或织物处于干燥状态进行树脂交链反应,交链反应形成的共价键主要发生在纤维的无定形区,也有部分氢键结合,因此纤维在外力作用下引起的形变能及时回复。而水洗时由于水分子进入纤维的无定形区,纤维处于溶涨状态,破坏了部分氢键,而氢键对提高防皱性是有利的。因此织物经干态交链防皱整理后水洗时的抗皱性不如服用时的抗皱性。服用是考察干防皱性能,而洗涤是考察湿防皱性能。前面所讲的轧——烘——焙工艺的整理方法即为干态交联法。

湿态交联法:为了提高整理品的湿防皱性,将织物在水溶胀状态下进行交联。典型的湿交联工艺是将织物以盐酸作催化剂的2D工作液浸轧后,打卷处理15小时(20-25度),然后洗去未反应的交联剂和催化剂。经过湿态交联后,湿防皱性显著提高,但干防皱性极差,这是由于在纤维的溶涨状态下,交联反应主要发生在中等侧序度区域,而低侧序度区域的交联极少,干燥后,纤维干瘪,存在于中等侧序度区域的交联处于较松弛状态,而低侧序度区域又缺少较稳定的共价交联,因而干防皱性较差。整理后织物强力下降最小。
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潮态交联法 织物经浸轧后,烘至一定含水量(棉6~12%,粘胶10~15%),打卷,外包聚乙烯薄膜,处理24小时后水洗。整理品的耐磨性较好,手感柔软,但干防皱性也不太理想。

温和焙烘 指织物浸轧工作液后,在低温烘干过程中给予充分溶涨、部分溶涨或干瘪状态等一系列纤维结构的变化过程中逐步完成交联反应。

两次焙烘也称为分步交联 指织物经干、湿态两次交联处理,从而使织物获得较佳的干、湿防皱性。工艺流程长,劳动消耗大,成本高。

Lyocell织物抗皱免烫整理加工技术

Lyocell织物与其它纤维素织物一样,可采用与纤维素大分子上羟基能发生交联反应的N-羟甲基类化合物、多元羧酸类以及其它交联剂(如乙二醛)等。通过交联反应,使大分子之间形成一定的交联结构,不但能减少Lyocell纤维在洗涤过程中的原纤化倾向、减少织物表面的“霜花”现象,而且能提高织物耐久性抗皱能力和防缩性能。

本文来自织梦



    Lyocell纤维湿模量较其它纤维素纤维高,在水洗过程中有较高的尺寸稳定性,其抗皱性比棉、粘胶等织物好。但是,与涤纶羊毛织物比起来,它的抗皱回复性还是不理想,可通过化学抗皱整理提高其折皱回复性能,达到抗皱免烫要求。一般采用后焙烘工艺,其主要工艺流程为:

 前处理——浸轧树脂——预烘——成衣——压烫——松式焙烘——成衣品

该工艺的主要特点是:织物经过树脂整理后不直接焙烘,周期较长,应防止在存放过程中形成表面树脂或不完全交链树脂;因此树脂的活性或反应性较低,在烘干和堆放、成衣的过程中不能过早形成交链反应;可选择2D树脂,该树脂温度低于120℃基本不反应。催化剂不能选择游离酸或铵盐类,可选用金属盐催化剂。如氯化镁等。

1. Lyocell织物抗皱整理的推荐处方 织梦内容管理系统

以下使Lyocell纤维生产商Lenzing AG公司推荐的低甲醛树脂和无甲醛整理剂整理处方。
    干交联法
    (1)改性DMDHEU     40-90g/l
   柔软剂            20-40g/l
  (聚氨酯类或有机硅类)
   催化剂(MgCL2)   12-27g/l
   醋酸(60%)       1ml/l
        轧液率90%,烘干110-130℃,焙烘180℃×5min。
    (2)Knittex FPR(低甲醛树脂)    40g/l
   Katalysator MO(催化剂)     12g/l
   Ultratex FSE(柔软剂)        20g/l
   醋酸(60%)                1ml/l 本文来自织梦
        轧液率90%,烘干110-130℃,焙烘150℃×5min。
    (3)Stabitex CFA(树脂)  60g/l
   催化剂MgCL2         12g/l
   柠檬酸(AC)        0.3g/l
   Adasil SM            30g/l
        轧液率75%,烘干110℃,焙烘温150℃×4min。
    (4)Arkofix NDS或NDF、NEC、NZF      50-70g/l
   催化剂3282                         15-25g/l
   Velustrol   P40                         20g/l copyright dedecms
   Solusoft WMA(柔软剂)                20g/l
   醋酸(60%)                         0.5ml/l
        轧液率92%,烘干120℃×2min,焙烘170℃×30秒。
    (5)Drywear 554(树脂)           80-120g/l
   Badena 247(柔软剂)         20-40g/l
   Ro-Ma-Silicone 271(柔软剂)   5-20g/l
   焙烘保护剂BV 95961          24-36g/l
   醋酸(60%)                    1g/l
   轧液率70%,焙烘150℃×2min。 本文来自织梦
    (6)Sandozin NRW(Liquid)       0.5g/l
   Finish LF conc               50g/l
   MgCl2                      15g/l
   Ceranin HDP(higuid)        25-30g/l
   Cerapern  AFS              10g/l
   轧液率80%,焙烘150℃×4min。
    (7)Arkofix NZF(非甲醛树指)   70g/l
   催化剂 NKD                 25g/l
   Velusoft WMA                20g/l
   Bozemine  N21               20g/l
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   醋酸(60%)               0.5ml/l
   轧液率92%,烘干120℃×2min,焙烘170℃×30秒。
    湿交联法
  Stabitex GFA conc       200g/l
  H2SO4                 7.5ml/l
       轧液率75%,烘干90℃×1min,打卷存放16小时(织物含湿率10-12%),水洗后处理: 冷水洗→(碱中和pH9-10)→50℃水洗→冷水洗→醋酸(pH4-5)洗→冷水洗→烘干。
2. 低甲醛抗皱整理剂整理
汽巴化精公司的Bernd Jakob等人测定了低甲醛树脂整理Lyocell织物的性能,同时与粘胶、Modal织物作对比试验,处理过程见中图2-1中1b/1c工艺。   

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工艺处方:  Knittex FEL(醚化2D树脂)      40、50g/l
          Knittex MO(催化剂)                12g/l
          HAC(60%)                          1ml/l
          Ultratex FS(氨基有机硅柔软剂)      20g/l
          Turpex CAN(聚乙烯乳液柔软剂)     20g/l
    在1b工艺中,Lyocell织物用上述整理液处理后,干燥到含湿率约20%时,在转笼机中处理一定时间,然后焙烘,得到桃皮绒风格的柔软抗皱织物;在1c工艺中,织物用上述整理液处理后,直接进行烘干和焙烘,获得耐久的柔软抗皱光面Lyocell织物。整理后织物测定干、湿折皱回复角、保水率、平整度、缩水率、断裂强度和耐磨性等指标,结果见图2-5至图2-10。 dedecms.com
    由试验结果可看出,用Knittex FEL 40g/l交联剂处理的Lyocell织物折皱回复角(经+纬)有较大提高,浓度提高到50g/l时,抗皱性只略有增加,但此时织物强力损伤、耐磨性下降(失重率明显增大);经交联剂处理后的粘胶和Modal织物抗皱性也有明显提高,但是抗皱性不及Lyocell织物高。平整度大小表明织物免烫、洗可穿性能,Lyocell织物经40g/l整理剂处理后,平整度达3.2级左右,而经50g/l整理剂处理后,平整度可达3.5级。经整理后的Lyocell织物经纬向缩水率很低,由原来的4%下降至1%左右。整理后的各种纤维素织物保水率均下降,而Lyocell织物保水率下降明显。用40g/l的整理剂整理后,Lyocell织物纬向强力降低23%左右,磨损失重率11%左右,由于织物整理后增重率达7.5%左右,相互抵消后稍有失重。综合分析结果,用40g/l的 Knittex FEL整理Lyocell织物为好,测定的织物上释放甲醛量为20ppm。
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图2-5  Lyocell织物干、湿折皱回复角

       
   
织梦好,好织梦


          图2-6  Lyocell织物的平整度           图2-7  Lyocell织物保水率
      (用Monsanto方法测定:40℃洗3次)

       
   
 


图2-8  Lyocell织物机洗收缩率(40℃洗3次)

3.多元羧酸整理
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   多元羧酸整理提高Lyocell长丝的弹性模量   
高模量Lyocell长丝可用作工程材料,如塑料构件、增强材料等,也可制作运动服、工作服等,可通过多元羧酸化学整理来提高弹性模量,进行纤维改性。
    (1)整理后Lyocell材料硬度和抗皱性提高:通过化学整理在纤维素大分子之间形成化学交联,使纤维中原纤维固定,在水中膨化能力下降,可提高织物尺寸稳定性。当外力作用时,抵抗外力形变能力增强,整理后织物干折皱回复角可提高10°以上,延伸度下降7%左右。
    (2)交联后使Lyocell纤维模量提高,强伸度下降:强伸度下降程度可通过工艺优化控制到最小范围,可通过改变整理剂浓度、催化剂浓度、焙烘温度等工艺因素控制交联度大小(表2-4)。用多元羧酸整理后Lyocell长丝的模量由原来的15~17kN/mm2提高到22~24kN/mm2,这样的高模量Lyocell长丝可用作工程材料。 织梦内容管理系统

       
   


       图2-9  Lyocell织物纬向断裂强力           图2-10  Lyocell织物磨损失重率(3000rpm,3min)

2-4  多元羧酸整理Lyocell长丝机械性能变化
处理浴浓度 焙烘温度时间 拉伸断裂强度 织梦好,好织梦
(N/mm2
拉伸断裂延伸度
(%)
模量
(kN/mm2)
空白样(水)    150℃  10min 214.6 4.3 15.7
BTCA 160g/L    150℃  10min 161.0 1.4 17.3
NaH2PO2 8g/L    150℃  20min 152.2 1.0 18.4
BTCA 160g/L

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NaH2PO2 16g/L
   150℃  10min 156.3 1.0 18.4
 

多元羧酸和壳聚糖处理Lyocell等纤维素织物    多元羧酸整理棉织物能获得较好的耐久压烫(DP)效果,也可用于Lyocell织物的抗皱免烫整理。如果将具有天然抗菌性能的壳聚糖固着在用多元羧酸已交联的Lyocell织物上,就能获得耐久性抗菌抗皱免烫效果,同时还能提高纤维素织物的染色性能。过去文献中曾报导过采用紫外线照射纤维素纤维表面使之发生光氧化作用而产生羧基,然后使壳聚糖固着吸收。如果将BTCA或CA与纤维素发生交联反应,进行抗皱整理,引入了羧酸基团,就可代替紫外线照射法。用傅利叶红外光谱(FT-IR)分析,多元羧酸与纤维素反应形成了酯健,同时,还有一些羧酸基与纤维素未形成酯健而残留在纤维素内,它能与壳聚糖作用,使壳聚糖固着在纤维素上,这个作用与紫外线光氧化作用相似。 织梦内容管理系统
    处理方法如下:多元羧酸交联反应:用60g/l的CA或BTCA和含磷钠盐催化剂的水溶液浸轧(轧液率80%左右)→ 晾干→ 170℃焙烘90秒→蒸馏水中煮沸5分钟,反复进行3次水洗→ 烘干。
    壳聚糖固着处理:壳聚糖溶解于0.7%醋酸中,配制成0.5%(w/w)壳聚糖—醋酸溶液,将未交联和交联织物浸在上述溶液中2min→ 轧液(轧液率120%)→晾干→ 170 ℃焙烘90秒钟→用0.7%沸醋酸液水洗60分钟,除去未固着的壳聚糖→干燥。
    在纤维素上的壳聚糖固着率由硝酸和3-甲基-1,3—苯基噻唑腙盐酸化合物(MBTH)分析测定,壳聚糖在硝酸和MBTH作用下,在氯化亚铁溶液存在显色反应,在波长为653nm处进行比色,计算出固着在纤维素上壳聚糖含量。折皱回复角测定按ASTM D1295-60T方法测定,用KBr压片法测定FT-IR光谱。 织梦好,好织梦
    用多元羧酸整理的织物在纤维素织物上游离羧基含量(毫克当量/克)与多元羧酸处理液浓度有关(见图2- 11),随着CA或BTCA浓度提高,纤维素上羧基含量增加,当浓度提高到6%owf时,羧基含量趋于平衡;在低浓度时,BTCA整理的纤维素上羟基含量高于CA处理的,当浓度到8% owf 时,两者羧基含量相同。图2-12是壳聚糖固着在多元羧酸交联的纤维素织物上的量与多元羧酸浓度之间关系,由此可见,随着多元羧的浓度提高,壳聚糖固着率成线性增大,CA处理的斜率比BTCA大。
    由图2-13可知,用BTCA、CA处理的织物折皱回复性比原样提高很多,经BTCA+壳聚糖或CA+壳聚糖整理的织物(d和f)折皱回复性较单独BTCA和CA整理稍有下降,但仍比原样高得多。

       
   
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图2-11  纤维上羧基含量与多元羧酸溶液浓度关系  图2-12  纤维上壳聚糖固着率与多元羧酸浓度关系

       
   
 


  图2-13  整理织物的折皱回复性       图2-14  CA交联织物上壳聚糖固着量与水洗的时间关系
      a. 空白试样       b. 壳聚糖处理样             水洗条件:7%醋酸溶液,100℃。 织梦好,好织梦
      c. BTCA          d. BTCA+壳聚糖             ○ 未交联织物壳聚糖焙烘处理样
      e. CA             f. CA+壳聚糖                △ CA交联织物壳聚糖处理样(未焙烘)
                                                   □ CA交联织物壳聚糖处理样(焙烘)
壳聚糖固着在纤维素上的牢度可通过不同水洗时间来测定,见图2-14和2-15。由图可看出,试样先用CA交联再用壳聚糖处理的纤维素试样上固着的壳聚糖经焙烘后有较好的耐酸洗性;同样,试样用CA和壳聚糖混合液一步法处理的织物,经焙烘后壳聚糖固着量也有较好的耐酸洗性。用FT-IR光谱分析结果表明,多元羧酸能与纤维素分子上的羟基形成分子间酯健交联,同时也能与壳聚糖(1,4-二氨基-α-脱氧-D-葡萄糖)分子之间形成酯键交联,因此用多元羧酸和壳聚糖整理的棉、Lyocell等纤维素织物具有优良的耐久性抗皱抗菌性能。 本文来自织梦
采用多元羧酸或多聚羧酸化合物整理剂,进行棉织物抗皱免烫整理,这是无甲醛整理剂应用的一个重要领域。近几年来,研究报导的资料较多,通过研究,逐步解决强损、泛黄、变色及加工成本等问题,将会逐渐扩大在棉织物上应用范围,同样,这些方法也适用于Lyocell织物抗皱免烫整理。

 
 


图2-15  CA和壳聚糖混合处理的纤维素上壳聚糖固着量与水洗时间关系
○ 未焙烘试样    □ 焙烘试样
    4. 聚马来酸和柠檬酸无甲醛DP整理技术
BTCA整理纤维素织物有较好的抗皱免烫性,但是价格太贵,CA虽然价格较便宜,但是整理效果不理想。马来酸的均聚物(PMA)或三元共聚物(TPMA)分子结构与BTCA相似,如果直接与纤维素反应,在焙烘过程中形成的PMA或TPMA酸酐中间体在接近纤维素上羟基时迁移性较小,交联度不大,抗皱效果较差。如果将PMA和CA或TPMA和CA的缩合物与纤维素反应,则具有协同作用(见图2-16)能形成较多的酯键,交联度大,耐压烫效果好,加上TPMA、PMA、CA价格便宜,故这类交联剂是纤维素织物抗皱免烫或耐久压烫的有效整理剂。

本文来自织梦


    PMA/CA或TPMA/CA整理纤维素织物的耐久压烫效果取决于两种酸浓度、两者比例、焙烘温度和时间、整理液pH值等因素。

 
 


图2-16  PMA/CA与纤维素反应示意图

整理过程中在TPMA和CA酸的总浓度为5-10%(owf)时,随着酸浓度增加,折皱回复角增大,但拉伸强力和撕破强力逐渐下降。随着焙烘温度的升高和焙烘时间的延长,弹性增加,强力下降,一般选用175~185℃为宜,焙烘时间在1.5~3.0min之间。
将棉织物采用下列TPMA/CA工艺与低甲醛的DMDHEU工艺进行比较,工艺条件如下:
                     TPMA/CA工艺       DMDHEU工艺
织梦好,好织梦

    整理液浓度(%owf)         8.0                  8.0
    催化剂(%owf)             4.0                (自交联)
    溶液pH值                  2.45                3.40
焙烘温度×时间         185℃×3min         170℃×3min

2-5  TPMA/CA体系浓度比例对棉织物的整理性能影响
TPMA:CA dedecms.com
(摩尔比)
溶液中羧基
总量(M)
折皱回复角
(经+纬,度)
 
拉伸强度
保持率(%)
撕破强力
保持率(%)
TPMA CA 水洗前 洗10次 经向 纬向 经向 纬向
100 0 0.1980 236 237 76 66 49 47
50 50 0.1985 251 249 71 61 43 37
30 70 0.1956 262 249 68 57 45 40
25 75 0.1983 257 251 73 59 47 39
20 80 0.1964 255 246 79 57 48 41
17 83 0.1973 255 246 74 59 44 42
15 85 0.1960 264 252 74 59 48 39
10 90 0.1953 255 243 77 57 47 38
0 100 0.1955 254 231 74 58 43 38
对照样 0 184 189 100 100 100 100
 
           注:焙烘温度为185℃×3min。 内容来自dedecms


2-6  TPMA/CADMDHEU整理棉织物性能
整理剂 折皱回复角 (经+纬,度) DP
(级)
拉伸强力
保持率(%)
撕破强力
保持率(%)
耐磨性
(次)
TPMA/CA 水洗前 285 4.1 65 44 93 75 176 750
洗10次 263 3.7            
洗30次 250 3.4 63 52 73 70 221 1082
DMDHEU 水洗前 261 3.6 53 43 100 77 226 824
洗10次 247 3.1            
洗30次 226 3.0 54 49 56 55 229 820
原样 水洗前 176 1.0 100 100 100 100 338 1317
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    经两种整理剂整理的棉布的耐久压烫效果和机械性能如表5-6所示。用TPMA/CA整理剂整理的棉布有较好的耐久压烫效果和较好的耐久抗皱性能。在耐久压烫整理液中可适当加入一些柔软剂,如聚乙烯乳液和有机硅类柔软剂,改善整理棉织物的手感,但不影响整理织物的抗皱免烫性和耐久压烫性。Lyocell织物的加工可参考上述工艺进行,采用聚马来酸和CA混合体系整理,可降低生产成本,有可能达到或超过低甲醛或超低甲醛整理剂的抗皱免烫效果。
5. 戊二醛非甲醛交联剂整理
美国Georgina大学Q Charles等人采用戊二醛和DHDMI非甲醛交联剂整理棉织物,与低甲醛的DMDHEU交联剂作对比,研究了戊二醛整理的焙烘温度对折皱回复角的影响,以及机械性能变化。





 
 

本文来自织梦



图2-17  戊二醛水合结构及其戊二醛与纤维素分子的交联反应

    戊二醛在水溶液中以水合戊二醛形式存在,在加热的情况脱水成戊二醛,戊二醛有两个醛基,可与纤维素分子形成半缩醛结构,半缩醛还会进一步与纤维素纤维分子反应(图2-17)。在反应过程,羰基含量降低,因此可通过FT-IR光谱检测羰基含量的降低来分析纤维素分子与戊二醛的交联反应程度。
    根据FT-IR光谱分析可知,随看焙烘温度的提高,纤维素与戊二醛醛基之间的交联程度增加,从而使羰基含量降低,图2-18中高温焙烘后的试样与110℃处理3min的试样之间的醛基吸收强度之差与焙烘温度的关系对此提供了充分的证明。
    图2-18和2-19表明,随着焙烘温度的升高,整理纤维上的羰基吸收强度差呈线性增大(线性回归系数R2=0.985),纤维上羰基吸收强度差与织物折皱回复角之间关系也呈线性递增(R2=0.985),这表明用戊二醛整理纤维素织物,随焙烘温度的升高,纤维素分子间的交联度增大,折皱回复性提高,相应的物理机械性能及其与DHDMI和DMDHEU的对比见表2-7。
织梦好,好织梦

    有关戊二醛和乙二醛等作为Lyocell织物抗皱免烫整理剂的整理工艺和性能还需要进一步研究探讨。

       
   
 


       图2-18  羰基吸收强度差与焙烘温度关系           图2-19  羰基吸收强度差与折皱回复角关系
               (16%戊二醛处理的织物)
本文来自织梦


2-7  用戊二醛、DHDMIDMDHEU整理后棉织物的性能变化
整理液
配方(%)owf
焙烘温
度(℃)
焙烘时
间(秒)
白度 DP级 折皱回复
角(经+纬)
拉伸强力
(纬, l b)
 
撕破强力
( l b )
耐曲
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磨性
未处理     79.2   206 71.2 1.8 1.6 747
戊二醛5.0
催化剂1.5
180 40 72.6 3.0 283 42.8 1.6 1.4 1000
160 90 74.1 3.0 276 43.0 1.7 1.3 1000
DHDMI 16 本文来自织梦
催化剂3.0
200 15 55.6 2.5 236 53.7 1.8 1.6 1000
180 40 63.5 2.5 237 55.6 1.8 1.7 1000
DMDHEU8.0
催化剂2.0
200 15 78.5 3.3 289 40.8 1.4 1.2 574
160 90 72.5 3.3 289 34.4 1.3 0.9 347
注: 在整理液配方中含有3.0%高密度聚乙烯柔软剂和0.1%润湿剂。 dedecms.com
(责任编辑:admin)
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